JP2016099543A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さなＦナンバー、広角化、フォーカシングレンズ群の軽量化、良好な光学性能を実現可能な撮像レンズおよびこの撮像レンズを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像レンズ１は、物体側から順に、負の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳｔ、正の第３レンズ群Ｇ３、負の第４レンズ群Ｇ４から実質的に構成される。第１レンズ群Ｇ１は２枚以上の負レンズのみからなる。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側には正レンズが配置される。第３レンズ群Ｇ３の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置される。第４レンズ群Ｇ４は１枚の負レンズのみからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群Ｇ４が物体側から像側へ移動する。合焦の際には第４レンズ群Ｇ４のみが移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、特に、デジタルカメラ等に好適な撮像レンズ、およびこ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、デジタルカメラ等の撮像装置に用いられる撮像レンズに対して広角化の要望が高まっている。広角に構成可能なレンズ系としては、下記特許文献１、２に記載されたような、最も物体側に負レンズ群を配置し、この負レンズ群の像側に正レンズ群を配置したネガティブリード型のレンズ系が知られている。また、下記特許文献３では写真レンズ用途の広角レンズ系が提案されており、下記特許文献４ではデジタルカメラに使用可能なレンズ系が提案されている。下記特許文献３には、物体側から順に、負レンズ群、開口絞りを含む正レンズ群、負レンズ群から構成され、一部のレンズ群を移動させて合焦を行うレンズ系が記載されている。下記特許文献４には、物体側から順に、負レンズ群、正レンズ群、明るさ絞り、正レンズ群、フォーカシングレンズ群から構成されたレンズ系が記載されている。

特開昭６１−２７９８１５号公報 特開２０１０−１１３２４８号公報 特開平８−３１３８０３号公報 特開２０１３−１３０８２０号公報

ところで、デジタルカメラ等においては、広角であることに加え、照度の低い条件下でも良好な撮影が可能なように小さなＦナンバーを有し、高性能であることも望まれている。さらに、使用者の使い勝手の面から、より早くより軽快に合焦できることも要望されており、このため、合焦の際に移動するフォーカシングレンズ群の軽量化が望まれることになる。撮像装置の市場では年々開発競争の激化が進んでおり、上記要望全てを兼ね備えた撮像レンズが要望されている。

しかしながら、特許文献１に記載のレンズ系は、近年の要望に対してＦナンバーが十分に小さいとは言えない。また、特許文献１にはフォーカシングレンズ群の軽量化を考慮した記載はない。特許文献２に記載のレンズ系は、近年の要望に応えるためにはさらなる広角化が望まれる。特許文献３に記載のレンズ系は、近年の広角化の要望に十分に応えられるものとは言い難い。また、特許文献３にはインナーフォーカス方式のレンズ系が記載されているが、いずれもフォーカシングレンズ群が複数枚のレンズからなるものであり、フォーカシングレンズ群の軽量化に関しても改善の余地がある。特許文献４に記載のレンズ系は、広角化の点で不十分である。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、広角で、Ｆナンバーが小さく、フォーカシングレンズ群の軽量化が図られ、良好な光学性能を有する撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の撮像レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とから実質的に構成され、第１レンズ群は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、第２レンズ群の最も物体側には正レンズが配置され、第３レンズ群は３枚の正レンズを有し、第３レンズ群の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、第４レンズ群は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群が物体側から像側へ移動し、合焦の際には第４レンズ群のみが移動するものである。

本発明の第１の撮像レンズにおいては、第１レンズ群の最も物体側のレンズが物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであることが好ましい。

本発明の第２の撮像レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とから実質的に構成され、第１レンズ群は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、第１レンズ群の最も物体側のレンズ面は凸面であり、第２レンズ群の最も物体側には正レンズが配置され、第２レンズ群が有する正レンズは２枚のみであり、第３レンズ群の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、第４レンズ群は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群が物体側から像側へ移動し、合焦の際には第４レンズ群のみが移動するものである。

本発明の第１、第２の撮像レンズにおいては、第２レンズ群は２枚の正レンズを有し、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
−９０＜νｄＧ２Ｐ１−νｄＧ２Ｐ２＜−１５ （１）
ただし、
νｄＧ２Ｐ１：第２レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数
νｄＧ２Ｐ２：第２レンズ群の物体側から２番目の正レンズのｄ線基準のアッベ数

本発明の第３の撮像レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とから実質的に構成され、第１レンズ群は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、第２レンズ群の最も物体側には正レンズが配置され、第２レンズ群が有する正レンズは２枚のみであり、第３レンズ群の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、第４レンズ群は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群が物体側から像側へ移動し、合焦の際には第４レンズ群のみが移動し、下記条件式（１）を満足するものである。
−９０＜νｄＧ２Ｐ１−νｄＧ２Ｐ２＜−１５ （１）
ただし、
νｄＧ２Ｐ１：第２レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数
νｄＧ２Ｐ２：第２レンズ群の物体側から２番目の正レンズのｄ線基準のアッベ数

本発明の第１〜第３の撮像レンズにおいては、第４レンズ群の負レンズが、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであることが好ましい。

本発明の第１〜第３の撮像レンズにおいては、下記条件式（２）〜（７）、（１−１）〜（７−１）のいずれか１つまたは任意の組合せを満足することが好ましい。
−１＜ｆ／ｆ１＜−０．６ （２）
０．４＜ｆ／ｆ２＜０．８ （３）
０．４＜ｆ／ｆ３＜０．８ （４）
−０．４＜ｆ／ｆ４＜−０．１ （５）
０．４＜ｆ・ｔａｎω／ＲＬ＜１．５ （６）
０．６＜ＤＧ１２／ｆ＜１．８ （７）
−８０＜νｄＧ２Ｐ１−νｄＧ２Ｐ２＜−２０ （１−１）
−０．９５＜ｆ／ｆ１＜−０．６５ （２−１）
０．５５＜ｆ／ｆ２＜０．７５ （３−１）
０．５５＜ｆ／ｆ３＜０．７５ （４−１）
−０．３＜ｆ／ｆ４＜−０．１５ （５−１）
０．７＜ｆ・ｔａｎω／ＲＬ＜１．１ （６−１）
０．７＜ＤＧ１２／ｆ＜１．５ （７−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ω：半画角
ＲＬ：最も像側のレンズ面の近軸曲率半径
ＤＧ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の間隔
νｄＧ２Ｐ１：第２レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数
νｄＧ２Ｐ２：第２レンズ群の物体側から２番目の正レンズのｄ線基準のアッベ数

本発明の撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えたことを特徴とするものである。

なお、上記の「〜レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。

なお、上記の「〜から実質的に構成され」の「実質的に」は、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、手ぶれ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図するものである。

なお、上記の本発明の撮像レンズにおける屈折力の符号、レンズの面形状は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えることとする。

なお、上記の本発明の撮像レンズにおけるレンズの枚数は、構成要素となるレンズの枚数である。例えば、材質の異なる複数の単レンズが接合された接合レンズにおけるレンズの枚数は、この接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すことにする。ただし、本発明においては、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズの面上に重ねられた非球面形状の膜とから構成されるレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱うものとする。

本発明の撮像レンズによれば、物体側から順に、負、正、開口絞り、正、負のパワー配列となるようにレンズ群を配置し、各レンズ群の構成を好適に設定し、フォーカシングレンズ群を１枚のレンズで構成しているため、小さなＦナンバー、広角化、フォーカシングレンズ群の軽量化、良好な光学性能を実現することができる。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の撮像レンズを備えたものであるため、広い画角を有し、低照度の条件下でも良好な撮影が可能であり、高速での合焦が可能であり、良好な画像を取得することができる。

本発明の実施例１の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である 本発明の実施例２の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である 本発明の実施例３の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である 本発明の実施例４の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である 本発明の実施例５の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である 本発明の実施例６の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である 本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図であり、紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である 本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図であり、紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である 本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図であり、紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である 本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図であり、紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である 本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図であり、紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である 本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図であり、紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である 本発明の一実施形態にかかる撮像装置の前側の斜視図 本発明の一実施形態にかかる撮像装置の背面側の斜視図

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〜図６は、本発明の実施形態にかかる撮像レンズの構成を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１〜６に対応している。図１〜図６に示す例の基本構成や図示方法は同様であるため、ここでは主に図１を参照し、必要に応じて他の図を参照しながら、本発明の実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。

本実施形態にかかる撮像レンズ１は、固定焦点光学系であり、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳｔと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とから実質的に構成される。なお、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、図１では、左側が物体側、右側が像側であり、無限遠の距離にある物体からの軸上光束２、最大画角の光束３も合わせて示している。

図１に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順にレンズＬ１１、Ｌ１２の２枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順にレンズＬ２１、Ｌ２２の２枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３４の４枚のレンズからなり、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１の１枚のレンズのみからなる。

この撮像レンズ１は、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載可能である。撮像装置においては、撮像レンズ１の像面Ｓｉｍに、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子５の撮像面が位置するように配置される。図１では撮像素子５を簡略的に示している。また、撮像素子５の撮像面を保護するカバーガラスや、撮像装置の仕様に応じたローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の各種フィルタを備えることが好ましいため、図１では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、本発明においては光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

第１レンズ群Ｇ１は、全体として負の屈折力を有する。これにより、第１レンズ群Ｇ１の像側に配置される後続レンズ群への周辺画角の光線の入射角を減じることができ、広角化に有利となる。また、第１レンズ群Ｇ１は、２枚以上の負レンズのみから実質的に構成される。このように２枚以上の負レンズに屈折力を分散させることにより、歪曲収差の発生量を小さくできる。

第１レンズ群Ｇ１は、２枚もしくは３枚の負レンズのみからなることが好ましく、このようにした場合は歪曲収差の発生量を抑えつつ、第１レンズ群Ｇ１の重量が増大するのを防ぐことができる。また、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面は凸面であることが好ましく、すなわち、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズは物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであることが好ましく、このようにした場合は歪曲収差の発生量を抑えることができ、広角化に有利となる。

例えば、図１に示す例の第１レンズ群Ｇ１は、２枚の物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズＬ１１、Ｌ１２からなる。図２に示す例の第１レンズ群Ｇ１は、３枚の物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズＬ１１〜Ｌ１３からなる。

第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有する。これにより、歪曲収差、倍率色収差の良好な補正に有利となる。また、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側には正レンズが配置される。これにより、歪曲収差、倍率色収差の良好な補正にさらに有利となる。なお、以下に述べる理由から、第２レンズ群Ｇ２が有する正レンズは２枚のみであることが好ましい。負レンズ群である第１レンズ群Ｇ１で発生した歪曲収差を開口絞りＳｔより物体側で補正しようとすると、正レンズ群である第２レンズ群Ｇ２で行うことになる。第２レンズ群Ｇ２に含まれるレンズ枚数によらず第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力の大きさを一定とした場合、第２レンズ群Ｇ２の正レンズの枚数を３枚以上とすると、各正レンズに正の屈折力が分散され各正レンズの曲率半径の絶対値が大きくなりやすく、周辺画角において歪曲収差の補正能力が低くなってしまう。したがって、第２レンズ群Ｇ２が有する正レンズは２枚のみとすることが好ましい。

例えば、図１に示す例の第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ２１、両凸形状のレンズＬ２２からなる。図２に示す例の第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ２１、両凸形状のレンズＬ２２、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２３からなり、レンズＬ２２とレンズＬ２３は接合されている。図３に示す例の第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ２１、両凸形状のレンズＬ２２、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２３からなり、全て接合されていない単レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有する。これにより、第２レンズ群Ｇ２と合わせて全系の正の屈折力を構成することができる。第３レンズ群Ｇ３の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置される。これにより、球面収差、軸上色収差を良好に補正することができる。なお、以下に述べる理由から、第３レンズ群Ｇ３は３枚の正レンズを有することが好ましい。広角化のために最も物体側に負レンズ群を配置すると、第３レンズ群Ｇ３に入射する軸上マージナル光線の高さが高くなるが、第３レンズ群Ｇ３が３枚の正レンズを有することで、球面収差の発生量を抑え、広角化と大口径比を両立することができる。

例えば、図１に示す例の第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状のレンズＬ３１、両凸形状のレンズＬ３２、２枚の正のレンズＬ３３、Ｌ３４からなり、レンズＬ３１とレンズＬ３２は接合されている。図２に示す例の第３レンズ群Ｇ３も、物体側から順に、両凹形状のレンズＬ３１、両凸形状のレンズＬ３２、２枚の正のレンズＬ３３、Ｌ３４からなるが、全て接合されていない単レンズである。

第４レンズ群Ｇ４は、全体として負の屈折力を有し、１枚の負レンズのみから実質的に構成される。また、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群Ｇ４が物体側から像側へ移動し、上記合焦の際には第４レンズ群Ｇ４のみが移動するように構成されている。すなわち、合焦の際に移動するフォーカシングレンズ群として第４レンズ群Ｇ４は機能する。

フォーカシングレンズ群を１枚のレンズで構成することにより、フォーカシングレンズ群の軽量化を図ることができ、合焦速度の向上および合焦の際にフォーカシングレンズ群を駆動するアクチュエーターの小型化に寄与することができる。また、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群Ｇ４が物体側から像側へ移動することにより、フォーカシングレンズ群を少ないレンズ枚数で構成しても物体距離の変化による収差変動を抑えやすくなる。第４レンズ群Ｇ４の負レンズは、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであることが好ましく、このようにした場合は、物体距離の変化による球面収差の変動および非点収差の変動を抑えることができる。

以下に、本実施形態の撮像レンズ１がとり得る条件式に関する好ましい構成について述べる。撮像レンズ１は、第２レンズ群Ｇ２が２枚の正レンズを有する場合は、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
−９０＜νｄＧ２Ｐ１−νｄＧ２Ｐ２＜−１５ （１）
ただし、
νｄＧ２Ｐ１：第２レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数
νｄＧ２Ｐ２：第２レンズ群の物体側から２番目の正レンズのｄ線基準のアッベ数
である。

条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の正レンズであるレンズＬ２１にはアッベ数の小さい材料を用い、第２レンズ群Ｇ２の物体側から２番目の正レンズであるレンズＬ２２にはアッベ数の大きい材料を用いることができる。軸外主光線の高さが高いレンズＬ２１にアッベ数の小さい材料を用いることで倍率色収差の補正に効果があるが、同時に軸上色収差にも影響を及ぼすことになる。しかし、レンズＬ２１より開口絞りＳｔに近いレンズＬ２２にアッベ数の大きい材料を用いることで、レンズＬ２１とレンズＬ２２による総合的な軸上色収差への影響を小さくすることができ、結果として、倍率色収差も軸上色収差も良好に補正することが可能となる。条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差が補正過剰になるのを防ぐことができる。

また、本実施形態の撮像レンズ１は、下記条件式（２）〜（７）のいずれか１つまたは任意の組合せを満足することが好ましい。
−１＜ｆ／ｆ１＜−０．６ （２）
０．４＜ｆ／ｆ２＜０．８ （３）
０．４＜ｆ／ｆ３＜０．８ （４）
−０．４＜ｆ／ｆ４＜−０．１ （５）
０．４＜ｆ・ｔａｎω／ＲＬ＜１．５ （６）
０．６＜ＤＧ１２／ｆ＜１．８ （７）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ω：半画角
ＲＬ：最も像側のレンズ面の近軸曲率半径
ＤＧ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の間隔

条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１の像側に配置される後続レンズ群への周辺画角の光線の入射角を減じることができ、広角化に有利となる。条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、歪曲収差の発生量を抑えることができる。

条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、球面収差の良好な補正に有利となる。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、歪曲収差の良好な補正に有利となる。

条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、球面収差の良好な補正に有利となる。条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、周辺画角の主光線が像面Ｓｉｍへ入射する入射角を減じることができ、撮像素子と組合わせて使用する際に有利となる。

条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の第４レンズ群Ｇ４の移動量を小さくすることができる。条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、物体距離が変化した際の球面収差の変動、歪曲収差の変動を抑えることができる。

条件式（６）の上限以上とならないようにすることで、非点収差の発生量を抑えることができる。条件式（６）の下限以下とならないようにすることで、物体距離が変化した際の球面収差の変動、歪曲収差の変動を抑えることができる。なお、半画角ωは、無限遠物体に合焦した状態における全画角の半値である。

条件式（７）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズの有効径を抑えることができ、レンズ系の小型化に有利となる。条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を強くすることなく、周辺画角の光線の第２レンズ群Ｇ２への入射角を減じることができ、歪曲収差の良好な補正と広角化の両立に有利となる。

上述した条件式（１）〜（７）に関する効果をより顕著なものとするためには、条件式（１）〜（７）それぞれに代わり下記条件式（１−１）〜（７−１）それぞれを満足することがより好ましい。
−８０＜νｄＧ２Ｐ１−νｄＧ２Ｐ２＜−２０ （１−１）
−０．９５＜ｆ／ｆ１＜−０．６５ （２−１）
０．５５＜ｆ／ｆ２＜０．７５ （３−１）
０．５５＜ｆ／ｆ３＜０．７５ （４−１）
−０．３＜ｆ／ｆ４＜−０．１５ （５−１）
０．７＜ｆ・ｔａｎω／ＲＬ＜１．１ （６−１）
０．７＜ＤＧ１２／ｆ＜１．５ （７−１）

条件式に関する構成も含め上述した好ましい構成は、任意の組合せが可能であり、撮像レンズに要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。好ましい構成を適宜採用することで、より良好な光学性能やより高い仕様に対応可能な光学系を実現することができる。上記構成を適宜採用した好ましい構成例として以下に３つの態様の撮像レンズを挙げる。

第１の態様の撮像レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから実質的に構成され、第１レンズ群Ｇ１は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側には正レンズが配置され、第３レンズ群Ｇ３は３枚の正レンズを有し、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、第４レンズ群Ｇ４は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群Ｇ４が物体側から像側へ移動し、合焦の際には第４レンズ群Ｇ４のみが移動するものである。

第２の態様の撮像レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから実質的に構成され、第１レンズ群Ｇ１は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面は凸面であり、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側には正レンズが配置され、第２レンズ群Ｇ２が有する正レンズは２枚のみであり、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、第４レンズ群Ｇ４は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群Ｇ４が物体側から像側へ移動し、合焦の際には第４レンズ群Ｇ４のみが移動するものである。

第３の態様の撮像レンズは、物体側から順に、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから実質的に構成され、第１レンズ群Ｇ１は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側には正レンズが配置され、第２レンズ群Ｇ２が有する正レンズは２枚のみであり、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、第４レンズ群Ｇ４は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に第４レンズ群Ｇ４が物体側から像側へ移動し、合焦の際には第４レンズ群Ｇ４のみが移動し、上述した条件式（１）を満足するものである。

なお、上記第１〜第３の態様の撮像レンズにおいて、上述した好ましい構成を適宜選択的に有するようにしてもよい。また、図１に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、各レンズの間に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。

上述した本発明の実施形態は、例えば、全画角が８０度より大きな撮像レンズに適用可能である。また、上述した本本発明の実施形態は、例えば、Ｆナンバーが１．９より小さな撮像レンズに適用可能である。

次に、本発明の撮像レンズの数値実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１の撮像レンズのレンズ断面図は図１に示したものであり、その図示方法は上述した通りであるので、ここでは重複説明を省略する。表１、表２、表３にそれぞれ実施例１の撮像レンズの基本レンズデータ、ｄ線に関する諸元、非球面係数を示す。

表１において、Ｓｉの欄には最も物体側の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。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５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線基準でのアッベ数を示している。

なお、表１には開口絞りＳｔと光学部材ＰＰも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。曲率半径の符号は、物体側に凸を向けた形状の場合を正とし、像側に凸を向けた形状の場合を負としている。Ｄｉの欄の最下欄の値は光学部材ＰＰと像面Ｓｉｍとの面間隔である。

表２には、焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、全画角２ω（単位は度）を示す。諸元の表に示す値は、ｄ線に関するものである。バックフォーカスは空気換算距離での値を示している。

表１の面番号に＊印が付いた面は非球面であり、表１の非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を示している。表３にこれら非球面の非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^−ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝４、６、８、…２０）の値である。

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
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝４、６、８、…２０）

以下に示す各表では、角度の単位には度を用い、長さの単位にはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることも可能である。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。

図７に、物体距離が無限遠の場合の実施例１の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差（ディストーション）図、倍率色収差（倍率の色収差）図を紙面左から順に示す。球面収差図では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に関する収差をそれぞれ黒の実線、長破線、短破線、灰色の実線で示し、非点収差図では、サジタル方向、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差をそれぞれ実線、短破線で示し、歪曲収差図では、ｄ線に関する収差を実線で示し、倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線に関する収差をそれぞれ長破線、短破線、灰色の実線で示す。球面収差の図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。

上記の実施例１のデータに関する図示方法、各表中の記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様である。

［実施例２］
実施例２の撮像レンズのレンズ断面図は図２に示したものである。表４、表５、表６にそれぞれ実施例２の撮像レンズの基本レンズデータ、ｄ線に関する諸元、非球面係数を示す。図８に物体距離が無限遠の場合の実施例２の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図を紙面左から順に示す。

［実施例３］
実施例３の撮像レンズのレンズ断面図は図３に示したものである。表７、表８、表９にそれぞれ実施例３の撮像レンズの基本レンズデータ、ｄ線に関する諸元、非球面係数を示す。図９に物体距離が無限遠の場合の実施例３の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図を紙面左から順に示す。

［実施例４］
実施例４の撮像レンズのレンズ断面図は図４に示したものである。表１０、表１１、表１２に実施例４の撮像レンズの基本レンズデータ、ｄ線に関する諸元、非球面係数を示す。図１０に物体距離が無限遠の場合の実施例４の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図を紙面左から順に示す。

［実施例５］
実施例５の撮像レンズのレンズ断面図は図５に示したものである。表１３、表１４、表１５に実施例５の撮像レンズの基本レンズデータ、ｄ線に関する諸元、非球面係数を示す。図１１に物体距離が無限遠の場合の実施例５の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図を紙面左から順に示す。

［実施例６］
実施例６の撮像レンズのレンズ断面図は図６に示したものである。表１６、表１７、表１８に実施例６の撮像レンズの基本レンズデータ、ｄ線に関する諸元、非球面係数を示す。図１２に物体距離が無限遠の場合の実施例６の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図を紙面左から順に示す。

表１９に上記実施例１〜６の撮像レンズの条件式（１）〜（７）の対応値と、全系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離ｆ４の値を示す。表１９に示す値はｄ線に関するものである。

以上のデータからわかるように、実施例１〜６の撮像レンズは、Ｆナンバーが１．８５であり小さなＦナンバーを有し、全画角が約８３度であり広角に構成され、フォーカシングレンズ群は１枚のレンズのみから構成されてフォーカシングレンズ群の軽量化が図られ、諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有する。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１３Ａ、図１３Ｂに、本発明の一実施形態にかかる撮像装置であるカメラ３０の外観図を示す。図１３Ａは、カメラ３０を前側から見た斜視図を示し、図１３Ｂは、カメラ３０を背面側から見た斜視図を示す。カメラ３０は、交換レンズ２０が取り外し自在に装着される、レフレックスファインダーを持たない一眼形式のデジタルカメラである。

このカメラ３０はカメラボディ３１を備え、カメラボディ３１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、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、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、本発明の実施形態にかかる撮像レンズ１を鏡筒内に収納したものである。

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。

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ず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数等は、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。

また、撮像装置の実施形態では、レフレックスファインダーを持たない一眼形式のデジタルカメラに適用した例について図を示して説明したが、本発明はこの用途に限定されるものではなく、例えば、一眼レフ形式のカメラや、フィルムカメラ、ビデオカメラ等に適用することも可能である。

１ 撮像レンズ
２ 軸上光束
３ 最大画角の光束
５ 撮像素子
３０ カメラ
３１ カメラボディ
３２ シャッターボタン
３３ 電源ボタン
２０ 交換レンズ
３４、３５ 操作部
３６ 表示部
３７ マウント
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３、Ｌ３１〜Ｌ３４、Ｌ４１ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (20)

1. 物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とから実質的に構成され、
   前記第１レンズ群は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、
   前記第２レンズ群の最も物体側には正レンズが配置され、
   前記第３レンズ群は３枚の正レンズを有し、前記第３レンズ群の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、
   前記第４レンズ群は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に前記第４レンズ群が物体側から像側へ移動し、
   前記合焦の際には前記第４レンズ群のみが移動することを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記第１レンズ群の最も物体側のレンズが物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである請求項１記載の撮像レンズ。
3. 物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とから実質的に構成され、
   前記第１レンズ群は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面は凸面であり、
   前記第２レンズ群の最も物体側には正レンズが配置され、前記第２レンズ群が有する正レンズは２枚のみであり、
   前記第３レンズ群の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、
   前記第４レンズ群は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に前記第４レンズ群が物体側から像側へ移動し、
   前記合焦の際には前記第４レンズ群のみが移動することを特徴とする撮像レンズ。
4. 前記第２レンズ群は２枚の正レンズを有し、下記条件式（１）を満足する請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −９０＜νｄＧ２Ｐ１−νｄＧ２Ｐ２＜−１５ （１）
   ただし、
   νｄＧ２Ｐ１：前記第２レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数
   νｄＧ２Ｐ２：前記第２レンズ群の物体側から２番目の正レンズのｄ線基準のアッベ数
5. 物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とから実質的に構成され、
   前記第１レンズ群は２枚以上の負レンズのみから実質的に構成され、
   前記第２レンズ群の最も物体側には正レンズが配置され、前記第２レンズ群が有する正レンズは２枚のみであり、
   前記第３レンズ群の最も物体側には物体側に凹面を向けた負レンズが配置され、
   前記第４レンズ群は１枚の負レンズのみから実質的に構成され、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に前記第４レンズ群が物体側から像側へ移動し、
   前記合焦の際には前記第４レンズ群のみが移動し、
   下記条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   −９０＜νｄＧ２Ｐ１−νｄＧ２Ｐ２＜−１５ （１）
   ただし、
   νｄＧ２Ｐ１：前記第２レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数
   νｄＧ２Ｐ２：前記第２レンズ群の物体側から２番目の正レンズのｄ線基準のアッベ数
6. 前記第４レンズ群の前記負レンズが、像側に凹面を向けたメニスカスレンズである請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
7. 下記条件式（２）を満足する請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   −１＜ｆ／ｆ１＜−０．６ （２）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
8. 下記条件式（３）を満足する請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．４＜ｆ／ｆ２＜０．８ （３）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
9. 下記条件式（４）を満足する請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．４＜ｆ／ｆ３＜０．８ （４）
   ただし、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
10. 下記条件式（５）を満足する請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −０．４＜ｆ／ｆ４＜−０．１ （５）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
11. 下記条件式（６）を満足する請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．４＜ｆ・ｔａｎω／ＲＬ＜１．５ （６）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ω：半画角
    ＲＬ：最も像側のレンズ面の近軸曲率半径
12. 下記条件式（７）を満足する請求項１から１１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．６＜ＤＧ１２／ｆ＜１．８ （７）
    ただし、
    ＤＧ１２：前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸上の間隔
    ｆ：全系の焦点距離
13. 前記第１レンズ群は、２枚もしくは３枚の負レンズのみからなる請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
14. 前記第２レンズ群は２枚の正レンズを有し、下記条件式（１−１）を満足する請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −８０＜νｄＧ２Ｐ１−νｄＧ２Ｐ２＜−２０ （１−１）
    ただし、
    νｄＧ２Ｐ１：前記第２レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数
    νｄＧ２Ｐ２：前記第２レンズ群の物体側から２番目の正レンズのｄ線基準のアッベ数
15. 下記条件式（２−１）を満足する請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −０．９５＜ｆ／ｆ１＜−０．６５ （２−１）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
16. 下記条件式（４−１）を満足する請求項１から１５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．５５＜ｆ／ｆ３＜０．７５ （４−１）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
17. 下記条件式（５−１）を満足する請求項１から１６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −０．３＜ｆ／ｆ４＜−０．１５ （５−１）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
18. 下記条件式（６−１）を満足する請求項１から１７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．７＜ｆ・ｔａｎω／ＲＬ＜１．１ （６−１）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ω：半画角
    ＲＬ：最も像側のレンズ面の近軸曲率半径
19. 下記条件式（７−１）を満足する請求項１から１８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．７＜ＤＧ１２／ｆ＜１．５ （７−１）
    ただし、
    ＤＧ１２：前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸上の間隔
    ｆ：全系の焦点距離
20. 請求項１から１９のいずれか１項記載の撮像レンズを備えた撮像装置。