JP2017044887A - 撮像レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器 - Google Patents

撮像レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器 Download PDF

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Abstract

【課題】フォーカシングの高速化とフォーカス時の高性能化が達成されたコンパクトで大口径の撮像レンズ，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。
【解決手段】撮像レンズＬＮは、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇｒ１と、正の第２レンズ群Ｇｒ２と、正の第３レンズ群Ｇｒ３とからなり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１と第３レンズ群Ｇｒ３が像面ＩＭに対して位置固定であり、第２レンズ群Ｇｒ２が物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇｒ２が負レンズを少なくとも１枚有し、条件式：０．２＜Ｐ１／Ｐ＜０．６，０．３＜Ｐ１／Ｐ２＜０．９，０．４５＜（Ｐ１＋Ｐ３）／Ｐ＜１．０（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３：第１，第２，第３レンズ群のパワー、Ｐ：無限遠撮影状態における全系のパワー）を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器に関するものであり、例えば、被写体の映像を撮像素子（例えば、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）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撮像レンズと、その撮像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。
近年、デジタル１眼レフカメラにおける高画素化が進んでおり、それに加えて、ユーザーが画像を容易に等倍確認できるようになってきている。そのため、撮像レンズに求められる光学性能が上がってきている。また、跳ね上げミラーを取り除いたミラーレスタイプのレンズ交換式デジタルカメラでは、コントラストＡＦ(autofocus)方式のフォーカシングをより一層高速化するために、フォーカス群を軽量化することが求められている。こういった要求に応えるため、高い光学性能を保持しつつフォーカス群を軽量化するのに適したタイプの撮像レンズが特許文献１，２で提案されている。
特開２０１４−４８４８８号公報 特開２０１４−２３８６０８号公報
しかし、特許文献１に記載の撮像レンズでは、全系のパワーに対する第１レンズ群のパワーが小さく、第１レンズ群でパワーを稼げていないため第３レンズ群に全系のパワーの大半を負担させることになっている。結果として、球面収差が良好に補正できておらず、Ｆナンバー１．４程度の大口径化と良好な収差補正とが両立できていない。
また、特許文献２に記載の撮像レンズでは、フォーカス群のレンズ枚数を減らして軽量化することによりフォーカシングの高速化を可能としているが、フォーカス群である第２レンズ群に対する第１レンズ群のパワーが小さく、ほとんどのパワーを第２レンズ群でまかなっている。フォーカス群のパワーが大きくなると撮影距離の変化による収差の変動量が一般的に大きくなるため、無限遠撮影状態から至近距離撮影状態まで良好に収差を補正することが困難になる。
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、フォーカシングの高速化とフォーカス時の高性能化が達成されたコンパクトで大口径の撮像レンズ，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。
上記目的を達成するために、第１の発明の撮像レンズは、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群及び第３レンズ群が像面に対して位置固定であり、前記第２レンズ群が物体側へ移動し、
前記第２レンズ群が負レンズを少なくとも１枚有し、
以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とする。
０．２＜Ｐ１／Ｐ＜０．６ …（１）
０．３＜Ｐ１／Ｐ２＜０．９ …（２）
０．４５＜（Ｐ１＋Ｐ３）／Ｐ＜１．０ …（３）
ただし、
Ｐ１：第１レンズ群のパワー、
Ｐ２：第２レンズ群のパワー、
Ｐ３：第３レンズ群のパワー、
Ｐ：無限遠撮影状態における全系のパワー、
である。
第２の発明の撮像レンズは、上記第１の発明において、前記第１レンズ群における最も像側のレンズが負のパワーを有することを特徴とする。
第３の発明の撮像レンズは、上記第１又は第２の発明において、前記第１レンズ群において最も物体側のレンズが負のパワーを有し、かつ、その直後のレンズが負のパワーを有することを特徴とする。
第４の発明の撮像レンズは、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（４）を満足することを特徴とする。
０．３＜Ｐ２／Ｐ＜０．９５ …（４）
ただし、
Ｐ２：第２レンズ群のパワー、
Ｐ：無限遠撮影状態における全系のパワー、
である。
第５の発明の撮像レンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に絞りを有することを特徴とする。
第６の発明の撮像レンズは、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記第１レンズ群中に正のパワーを有するレンズが３枚以上連続して配置されていることを特徴とする。
第７の発明の撮像レンズは、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記第１レンズ群中の正のパワーを有するレンズのうち少なくとも１枚が以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
ｎｄ＞１．７９ …（５）
ただし、
ｎｄ：ｄ線に関する屈折率、
である。
第８の発明の撮像レンズは、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記第１レンズ群中の正のパワーを有するレンズのうち少なくとも１枚が以下の条件式（６）を満足することを特徴とする。
νｄ＞６０ …（６）
ただし、
νｄ：ｄ線に関するアッべ数、
である。
第９の発明の撮像光学装置は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明に係る撮像レンズと、撮像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、前記撮像素子の撮像面上に被写体の光学像が形成されるように前記撮像レンズが設けられていることを特徴とする。
第１０の発明のデジタル機器は、上記第９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。
本発明によれば、フォーカシングの高速化とフォーカス時の高性能化が達成されたコンパクトで大口径の撮像レンズ及び撮像光学装置を実現することができる。その撮像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軽量・コンパクトに付加することが可能となる。
第１の実施の形態（実施例１）のレンズ構成図。 第２の実施の形態（実施例２）のレンズ構成図。 第３の実施の形態（実施例３）のレンズ構成図。 第４の実施の形態（実施例４）のレンズ構成図。 実施例１の収差図。 実施例２の収差図。 実施例３の収差図。 実施例４の収差図。 撮像光学装置を搭載したデジタル機器の概略構成例を示す模式図。
以下、本発明に係る撮像レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器を説明する。本発明の実施の形態に係る撮像レンズは、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群及び第３レンズ群が像面に対して位置固定であり、前記第２レンズ群が物体側へ移動し、前記第２レンズ群が負レンズを少なくとも１枚有し、以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴としている。
０．２＜Ｐ１／Ｐ＜０．６ …（１）
０．３＜Ｐ１／Ｐ２＜０．９ …（２）
０．４５＜（Ｐ１＋Ｐ３）／Ｐ＜１．０ …（３）
ただし、
Ｐ１：第１レンズ群のパワー、
Ｐ２：第２レンズ群のパワー、
Ｐ３：第３レンズ群のパワー、
Ｐ：無限遠撮影状態における全系のパワー、
である。
無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングにおいて、第１レンズ群と第３レンズ群を固定し、第２レンズ群のみを移動させる方式を採用すると、フォーカス群を軽量化することができ、フォーカススピードを上げることができる。つまり、フォーカス群の重量を抑えると、オートフォーカスの速度を速めてフォーカス移動時間を抑えることが可能であり、これには、優れた使用感が得られるというメリットやモーターの負荷を軽減できるというメリット等がある。
また、無限遠撮影状態から至近距離撮影状態まで安定して色収差を補正するには、フォーカス群単独で色収差が十分に補正されている必要があり、そのためにはフォーカス群に少なくとも１枚の負レンズが必要となる。特に第２レンズ群内に負レンズを１枚のみ含むことが望ましく、第２レンズ群内に含まれる負レンズを１枚のみとすることにより、フォーカス群の重量を効果的に抑えることが可能となる。
フォーカス群の径を小さくするためには、第１レンズ群でパワーを稼いでおく必要があり、全系のパワーに対して第１レンズ群のパワーは上記条件式（１）の範囲内である必要がある。条件式（１）は、この観点から第１レンズ群の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（１）の下限を下回ると、第１レンズ群のパワーが小さくなり、全長を一定に保つには第２レンズ群のパワーが相対的に大きくなる。このため、第２レンズ群内で発生する色コマ収差を抑えることが難しくなり、また、非点収差量が大きくなって像面を揃えることが難しくなる。第１レンズ群にかかるパワー負担を抑えて第３レンズ群にかかるパワー負担を大きくした場合には、球面収差を良好に補正することが難しくなる。条件式（１）の上限を上回ると、第２レンズ群に入射する光線角度が大きくなり、近距離撮影時の瞳倍率が大きくなってしまう。さらに、メリディオナル像面の像面湾曲が大きくなり、その補正が困難になる。したがって、この条件式（１）を満たすことにより、コンパクトで大口径の撮像レンズにおいてフォーカス群の軽量化とフォーカス時の高性能化をバランス良く達成することができる。
物体側に正正のパワー配置を有する３群構成において第２レンズ群をフォーカス群とするインナーフォーカス方式（内焦式）では、第１レンズ群と第２レンズ群とのパワーの比が、良好な収差補正を行う上で重要になり、条件式（２）の範囲内である必要がある。条件式（２）は、この観点から第１レンズ群と第２レンズ群の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、フォーカス群のパワーが不足するため、無限遠撮影時から近距離撮影時までのフォーカス群の移動量が大きくなり、合焦時のフォーカススピードが遅くなってしまう。また、無限遠撮影時の像面湾曲が悪化しやすい傾向になる。条件式（２）の下限を下回ると、第１レンズ群に対する第２レンズ群のパワーが大きくなりすぎるため、第２レンズ群内で発生する色コマ収差を抑えることが難しくなる。フォーカス群のパワーが大きくなると撮影距離の変化による収差の変動量が大きくなるのが一般的であるため、第２レンズ群のパワーの増大は無限遠撮影状態から至近距離撮影状態までの良好な収差補正を困難にする。したがって、この条件式（２）を満たすことにより、コンパクトで大口径の撮像レンズにおいてフォーカス移動量の短縮とフォーカス時の高性能化をバランス良く達成することができる。
像面に対して固定されている第１レンズ群と第３レンズ群では、フォーカシングを行っても光線の通り方は基本的に大きく変わらないので、無限遠撮影時から至近距離撮影時にかけての性能変化は第２レンズ群に起因する割合が大きい。そのため、全系のパワーに対する第１レンズ群と第３レンズ群のパワーの和の割合を規定すると、第２レンズ群のパワーを適切に配することができる。つまり、全系のパワーに対する第１レンズ群と第３レンズ群の合計パワーの比は、条件式（３）の範囲内である必要がある。条件式（３）は、この観点から第１レンズ群と第３レンズ群の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、相対的に第２レンズ群のパワーが強くなってフォーカス群の移動量は抑えられるが、無限遠撮影状態から至近距離撮影状態までのフォーカシングによる非点収差や像面湾曲の変動を抑えることが困難になる。条件式（３）の上限を上回ると、第２レンズ群のパワーが相対的に弱くなり、無限遠撮影状態から至近距離撮影状態までのフォーカス群の移動量が大きくなり、合焦時のフォーカススピードが遅くなってしまう。また、無限遠撮影時の像面湾曲が悪化しやすい傾向になる。したがって、この条件式（３）を満たすことにより、コンパクトで大口径の撮像レンズにおいてフォーカス移動量の短縮とフォーカス時の高性能化をバランス良く達成することができる。
上記特徴的構成によると、フォーカシングの高速化とフォーカス時の高性能化が達成されたコンパクトで大口径の撮像レンズ及びそれを備えた撮像光学装置を実現することができる。例えば、レンズ全長がコンパクト化され、かつ、合焦時の性能変動が抑制された内焦式大口径レンズであって、フォーカス群の軽量化とフォーカス移動量の短縮によりコントラストＡＦへの対応を効果的に行うことの可能な撮像レンズ及び撮像光学装置を実現することができる。その撮像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、本発明を実施した撮像レンズは、デジタルカメラ用・ビデオ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，軽量・小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
以下の条件式（１ａ）を満足することが望ましい。
０．３＜Ｐ１／Ｐ＜０．５５ …（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）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
以下の条件式（２ａ）を満足することが望ましい。
０．４＜Ｐ１／Ｐ２＜０．７５ …（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）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
以下の条件式（３ａ）を満足することが望ましい。
０．４５＜（Ｐ１＋Ｐ３）／Ｐ＜０．８ …（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）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
前記第１レンズ群における最も像側のレンズが負のパワーを有することが望ましい。フォーカス群である第２レンズ群に入射する光束の高さを抑えるために、第１レンズ群における最も像側のレンズは負のパワーを有することが望ましい。第１レンズ群の最も像側のレンズが負のパワーを有することで第１レンズ群の後ろ側主点位置をより物体側に近づけることができ、フォーカス群への入射光束高さを低くすることができる。それによって、フォーカス群の径方向の小型化と軽量化の効果が得られる。
前記第１レンズ群において最も物体側のレンズが負のパワーを有し、かつ、その直後のレンズが負のパワーを有することが望ましい。全体の焦点距離を短くし、かつ、収差を抑えるために第１レンズ群内で一度光束を太くする必要があり、第１レンズ群の最も物体側のレンズは負のパワーを有し、直後のレンズは負のパワーを有することが望ましい。この構成を取ることで軸上光束を一度跳ね上げることができ、全体の焦点距離の短縮と、特に軸上収差の改善と、を両立させることができる。特に全長短縮と歪曲収差の軽減のためにも、第１レンズ群の最も物体側のレンズは物体側に凸の負メニスであることが望ましい。
以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．３＜Ｐ２／Ｐ＜０．９５ …（４）
ただし、
Ｐ２：第２レンズ群のパワー、
Ｐ：無限遠撮影状態における全系のパワー、
である。
条件式（４）は、第２レンズ群のパワーに関する好ましい条件範囲を規定している。この条件式（４）の下限を下回ると、第２レンズ群のパワーが弱くなりすぎて、フォーカシングによる移動量が増大傾向となる。そのため、無限遠撮影状態から至近距離撮影状態へのフォーカス速度が遅くなったり、また、無限遠撮影時の像面湾曲が悪化しやすい傾向になる。逆に条件式（４）の上限を上回ると、フォーカシングによる第２レンズ群の移動量は抑制傾向となるが、フォーカス群のパワーが強くなり過ぎて、無限遠撮影状態から至近距離撮影状態までのフォーカシングによる非点収差や像面湾曲の変動を抑えにくい傾向となる。したがって、この条件式（４）を満たすことにより、コンパクトで大口径の撮像レンズにおいてフォーカス移動量の短縮とフォーカス時の高性能化をバランス良く、かつ、効果的に達成することができる。
以下の条件式（４ａ）を満足することが望ましい。
０．６＜Ｐ２／Ｐ＜０．８５ …（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）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に絞りを有することが望ましい。光束径が小さくなる第１レンズ群と第２レンズ群との間に絞りを配置することで、絞り径を小さくすることが可能となり、結果的に鏡胴も含めた交換レンズ全体の径を小さくすることができる。
前記第１レンズ群中に正のパワーを有するレンズが３枚以上連続して配置されていることが望ましい。全体の焦点距離を短くし、かつ、収差を抑えるために、第１レンズ群内で一度光束を太くしようとすると、第１レンズ群内でパワーを稼ぐ必要がある。第１レンズ群中に正のパワーを有するレンズを３枚以上連なって配置することで、光線が通る際の光線の曲がり方を緩やかにすることができ、発生する収差（例えば球面収差）を抑えることが可能となる。
前記第１レンズ群中の正のパワーを有するレンズのうち少なくとも１枚が以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
ｎｄ＞１．７９ …（５）
ただし、
ｎｄ：ｄ線に関する屈折率、
である。
条件式（５）を満たす正レンズを用いることにより、全長の短縮と像面湾曲の改善が可能となる。条件式（５）を満たすレンズ材料は高屈折率材料であるため、特に単レンズに条件式（５）を満たす正レンズを用いると、同じパワーを得るためにも曲率を緩くすることで光線の急な曲がりを抑えることができ、特に球面収差の発生を抑制することができる。
前記第１レンズ群中の正のパワーを有するレンズのうち少なくとも１枚が以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
νｄ＞６０ …（６）
ただし、
νｄ：ｄ線に関するアッべ数、
である。
条件式（６）を満たす正レンズを用いることにより、軸上色収差及び球面収差を良好に補正することができる。特に接合レンズに条件式（６）を満たす正レンズを用いると、負レンズとの分散差が大きくなるため、軸上色収差補正に効果的である。
第２レンズ群は負レンズと正レンズの２枚のみで構成されることが好ましい。第２レンズ群が２枚構成の場合、第２レンズ群内の負レンズは絞り直後に配置され、絞り側に凹面を向けたコンセントリックなメニスカス形状を有することが収差補正上更に好ましい。また、第１レンズ群の最も物体側のレンズは、物体側に凸の負メニスカスレンズであることが、歪曲収差や像面湾曲の補正に有効である。
本発明の実施の形態に係る撮像レンズは、画像入力機能付きデジタル機器（例えば、レンズ交換式デジタルカメラ）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撮像レンズと、その撮像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撮像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。
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，防犯カメラ，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ー，携帯用デジタル機器（例えば、携帯電話，スマートフォン（高機能携帯電話），タブレット端末，モバイルコンピューター等），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター，マウス等），その他のデジタル機器（ドライブレコーダー，防衛機器等）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。
図９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９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を形成する撮像レンズＬＮ（ＡＸ：光軸）と、撮像レンズ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、を備えており、必要に応じて平行平面板（例えば、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。）も配置される。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可能又は回動可能に構成することが可能である。
撮像レンズＬＮは、３群構成の撮像レンズであり、第１レンズ群と第３レンズ群の位置を固定した状態で正パワーの第２レンズ群を光軸ＡＸに沿って物体側に移動させることにより、無限遠から近距離へのフォーカシングを行うインナーフォーカス方式を採用しており、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。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサー，ＣＭＯＳ型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。撮像レンズ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、撮像レンズ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。
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，メモリー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ー３（半導体メモリー，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ーからなっており、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ー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。
次に、撮像レンズＬＮの第１〜第４の実施の形態を挙げて、その具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１〜図４は、第１〜第４の実施の形態を構成する撮像レンズＬＮにそれぞれ対応するレンズ構成図であり、第１フォーカスポジションＰＯＳ１（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。第１〜第４の実施の形態は正正正の３群構成になっており、フォーカシング時には、第１レンズ群Ｇｒ１及び第３レンズ群Ｇｒ３の位置を固定した状態で第２レンズ群Ｇｒ２が光軸ＡＸに沿って物体側に移動する。つまり、第２レンズ群Ｇｒ２はフォーカス群であり、矢印ｍＦで示すように、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングにおいて物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇｒ２は、第１，第２の実施の形態では正負正の３枚構成になっており、第３，第４の実施の形態では負正の２枚構成になっている。
第１〜第４の実施の形態では、第１レンズ群Ｇｒ１が、物体側から順に、負レンズＬ１１と、負レンズＬ１２と、正レンズＬ１３と、正レンズＬ１４と、正レンズＬ１５と、負レンズＬ１６と、で構成されている（レンズＬ１１〜Ｌ１６のパワー配置：負負正正正負）。また、レンズＬ１２とレンズＬ１３とで接合レンズが構成されており、レンズＬ１５とレンズＬ１６とで接合レンズが構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１において、最も物体側のレンズＬ１１とその直後のレンズＬ１２と最も像側のレンズＬ１６とが負のパワーを有しており、正のパワーを有するレンズＬ１３〜１５が３枚連続して配置されている。また、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間には絞りＳＴが配置されている。
第１，第２の実施の形態では、第２レンズ群Ｇｒ２が、物体側から順に、正レンズＬ２１と、負レンズＬ２２と、正レンズＬ２３と、で構成されている（レンズＬ２１〜Ｌ２３のパワー配置：正負正）。第３，第４の実施の形態では、第２レンズ群Ｇｒ２が、物体側から順に、負レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と、で構成されている（レンズＬ２１，Ｌ２２のパワー配置：負正）。
第１，第２の実施の形態では、第３レンズ群Ｇｒ３が、物体側から順に、負レンズＬ３１と、正レンズＬ３２と、で構成されている（レンズＬ３１，Ｌ３２のパワー配置：負正）。第３，第４の実施の形態では、第３レンズ群Ｇｒ３が、物体側から順に、正レンズＬ３１と、負レンズＬ３２と、正レンズＬ３３と、で構成されている（レンズＬ３１〜Ｌ３３のパワー配置：正負正）。なお、撮像レンズＬＮと像面ＩＭとの間には平行平面板ＰＴが配置されており、この平行平面板ＰＴは、撮像素子ＳＲのカバーガラス等のトータルの光学厚みに等価なガラス平板である。
第１の実施の形態の撮像レンズＬＮ（図１）において、各レンズ群は物体側から順に以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１１と、両凹の負レンズＬ１２及び両凸の正レンズＬ１３からなる接合レンズと、両凸の正レンズＬ１４と、両凸の正レンズＬ１５及び両凹の負レンズＬ１６からなる接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ２１と、両凹の負レンズＬ２２と、両凸の正レンズＬ２３（両面非球面）と、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズＬ３１と、両凸の正レンズＬ３２（両面非球面）と、で構成されている。
第２の実施の形態の撮像レンズＬＮ（図２）において、各レンズ群は物体側から順に以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１１と、両凹の負レンズＬ１２及び両凸の正レンズＬ１３からなる接合レンズと、両凸の正レンズＬ１４と、両凸の正レンズＬ１５及び両凹の負レンズＬ１６からなる接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、両凸の正レンズＬ２１と、両凹の負レンズＬ２２と、両凸の正レンズＬ２３（両面非球面）と、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ３１と、物体側に凸の正メニスカスレンズＬ３２（両面非球面）と、で構成されている。
第３の実施の形態の撮像レンズＬＮ（図３）において、各レンズ群は物体側から順に以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凹の負メニスカスレンズＬ１２及び像側に凸の正メニスカスレンズＬ１３からなる接合レンズと、両凸の正レンズＬ１４と、両凸の正レンズＬ１５及び両凹の負レンズＬ１６からなる接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凹の負メニスカスレンズＬ２１と、両凸の正レンズＬ２２（両面非球面）と、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側に凹の正メニスカスレンズＬ３１及び両凹の負レンズＬ３２からなる接合レンズと、両凸の正レンズＬ３３（両面非球面）と、で構成されている。
第４の実施の形態の撮像レンズＬＮ（図４）において、各レンズ群は物体側から順に以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側に凸の負メニスカスレンズＬ１１と、両凹の負レンズＬ１２及び両凸の正レンズＬ１３からなる接合レンズと、両凸の正レンズＬ１４と、両凸の正レンズＬ１５及び両凹の負レンズＬ１６からなる接合レンズと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凹の負メニスカスレンズＬ２１と、両凸の正レンズＬ２２（両面非球面）と、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側に凹の正メニスカスレンズＬ３１及び両凹の負レンズＬ３２からなる接合レンズと、両凸の正レンズＬ３３（両面非球面）と、で構成されている。
以下、本発明を実施した撮像レンズの構成等を、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１〜４（ＥＸ１〜４）は、前述した第１〜第４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４の実施の形態を表すレンズ構成図（図１〜図４）は、対応する実施例１〜４の光学構成をそれぞれ示している。
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ｉ（ｏｂｊｅｃｔ：物面，ｉｍａｇｅ：像面，ＳＴ：絞り面），近軸における曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，及びｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。面番号ｉ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。
各種データとして、第１フォーカスポジションＰＯＳ１，第２フォーカスポジションＰＯＳ２，及び第３フォーカスポジションＰＯＳ３における、全系の焦点距離（Ｆｌ，ｍｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ．），半画角（ω，°），最大像高（ｙ’ｍａｘ，ｍｍ），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ），及びフォーカシングにより変化する可変（ｖａｒｉａｂｌｅ）の軸上面間隔ｄｉ（ｉ：面番号，ｍｍ）を示す。ただし、レンズ全長ＴＬはレンズ最前面から像面（ｉｍａｇｅ）ＩＭまでの距離であり、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までの距離である。さらに、レンズ群データとして、各レンズ群Ｇｒ１，Ｇｒ２，Ｇｒ３の焦点距離（ｆ１，ｆ２，ｆ３；ｍｍ）を示し、また、表１に各実施例の条件式対応値を示す。
図５〜図８は、実施例１〜実施例４（ＥＸ１〜ＥＸ４）にそれぞれ対応する収差図（無限遠合焦状態での縦収差図）であり、（Ａ）〜（Ｃ）は第１フォーカスポジションＰＯＳ１、（Ｄ）〜（Ｆ）は第２フォーカスポジションＰＯＳ２、（Ｇ）〜（Ｉ）は第３フォーカスポジションＰＯＳ３における諸収差をそれぞれ示している。また、図５〜図８において、（Ａ），（Ｄ），（Ｇ）は球面収差図、（Ｂ），（Ｅ），（Ｈ）は非点収差図、（Ｃ），（Ｆ），（Ｉ）は歪曲収差図である。
球面収差図は、一点鎖線で示すＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する球面収差量、実線で示すｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する球面収差量、破線で示すｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（ｍｍ）で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を表している。非点収差図において、破線Ｔはｄ線に対するタンジェンシャル像面、実線Ｓはｄ線に対するサジタル像面を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（ｍｍ）で表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ ＨＴ，ｍｍ）を表している。歪曲収差図において、横軸はｄ線に対する歪曲（％）を表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ ＨＴ，ｍｍ）を表している。なお、像高ＩＭＧ ＨＴの最大値は、像面ＩＭにおける最大像高ｙ’ｍａｘであり、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳの対角長の半分に相当する。
実施例１
単位：mm
面データ
i r d nd vd
object infinity variable:d0
1 130.905 2.400 1.51680 64.17
2 42.994 17.142
3 -37.064 2.277 1.74077 27.76
4 60.459 15.182 1.69680 55.46
5 -49.318 0.300
6 65.854 9.237 1.92286 20.88
7 -226.822 0.300
8 33.813 14.873 1.59282 68.62
9 -90.894 3.936 1.72825 28.32
10 23.690 9.901
11(ST) infinity variable
12 42.044 2.622 1.83481 42.72
13 100.805 5.363
14 -38.554 1.300 1.76182 26.61
15 79.645 1.849
16* 100.609 6.914 1.73077 40.51
17* -32.664 variable
18 -73.645 1.900 1.69895 30.05
19 98.001 1.500
20* 69.849 6.526 1.80860 40.42
21* -86.432 21.790
22 infinity 1.410 1.51680 64.20
23 infinity 0.800
image infinity
非球面データ
i K A4 A6 A8
16 0.0000E+00 -1.3716E-06 6.8119E-09 0.0000E+00
17 0.0000E+00 2.6675E-06 5.9131E-09 -8.3101E-12
20 0.0000E+00 8.1707E-07 6.9086E-09 0.0000E+00
21 0.0000E+00 1.5593E-06 5.5370E-09 1.0950E-11
非球面データ
i A10 A12 A14 A16
16 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
17 1.7159E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
20 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
21 -6.5642E-15 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
各種データ
POS1 POS2 POS3
Fl 51.964 51.175 50.624
Fno. 1.440 1.554 1.672
ω 22.609 22.215 21.758
y'max 21.64 21.64 21.64
TL 142.000 142.000 142.000
BF 0.800 0.800 0.800
d0 infinity 858.000 458.000
d11 10.989 6.424 2.867
d17 3.491 8.055 11.613
レンズ群データ
群 (面) 焦点距離
1 ( 1-10) 108.496
2 (12-17) 72.909
3 (18-21) 194.608
実施例２
単位：mm
面データ
i r d nd vd
object infinity variable:d0
1 60.446 2.400 1.51680 64.17
2 35.559 17.222
3 -45.185 2.300 1.85025 30.05
4 43.354 15.676 1.83481 42.72
5 -60.296 0.500
6 58.442 9.658 1.92286 20.88
7 -319.201 0.300
8 42.295 12.000 1.59282 68.62
9 -95.931 3.541 1.78472 25.72
10 28.217 8.351
11(ST) infinity variable
12 56.920 3.073 1.72916 54.67
13 -28358.903 5.741
14 -28.937 1.300 1.75520 27.53
15 72.472 2.887
16* 108.560 7.184 1.85400 40.38
17* -31.014 variable
18 43.217 2.199 1.69895 30.05
19 27.517 1.500
20* 35.973 4.971 1.80610 40.88
21* 79.414 24.709
22 infinity 1.410 1.51680 64.20
23 infinity 0.800
image infinity
非球面データ
i K A4 A6 A8
16 0.0000E+00 -5.9034E-07 2.0269E-09 0.0000E+00
17 0.0000E+00 1.5681E-06 3.3261E-09 -4.2532E-12
20 0.0000E+00 2.0071E-06 9.2821E-09 2.5723E-11
21 0.0000E+00 1.8517E-06 9.9029E-09 2.4581E-11
非球面データ
i A10 A12 A14 A16
16 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
17 1.0466E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
20 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
21 2.8631E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
各種データ
POS1 POS2 POS3
Fl 48.773 48.202 47.777
Fno. 1.440 1.467 1.536
ω 23.926 23.507 23.033
y'max 21.64 21.64 21.64
TL 142.000 142.000 142.000
BF 0.800 0.800 0.800
d0 infinity 858.000 458.000
d11 10.714 6.574 3.261
d17 3.545 7.685 10.998
レンズ群データ
群 (面) 焦点距離
1 ( 1-10) 153.206
2 (12-17) 64.763
3 (18-21) 260.162
実施例３
単位：mm
面データ
i r d nd vd
object infinity variable:d0
1 89.438 2.400 1.48749 70.44
2 40.722 17.372
3 -33.610 2.400 1.84666 23.78
4 -8451.436 12.557 1.83481 42.72
5 -42.619 0.300
6 67.510 9.772 1.92286 20.88
7 -289.930 0.300
8 33.642 12.466 1.59282 68.62
9 -112.611 2.410 1.72825 28.32
10 23.930 8.815
11(ST) infinity variable
12 -28.061 1.500 1.69895 30.05
13 -110.161 1.394
14* 80.050 7.000 1.69350 53.18
15* -33.190 variable
16 -81.675 7.235 1.74100 52.64
17 -25.260 2.410 1.59551 39.24
18 66.500 0.500
19* 67.881 5.852 1.80860 40.42
20* -134.600 26.584
21 infinity 1.410 1.51680 64.20
22 infinity 0.800
image infinity
非球面データ
i K A4 A6 A8
14 0.0000E+00 -1.8228E-06 1.0408E-08 -4.2022E-11
15 0.0000E+00 3.3956E-06 1.1694E-08 -4.4887E-11
19 0.0000E+00 2.2091E-06 1.8949E-08 -3.7754E-11
20 0.0000E+00 5.0546E-06 2.0724E-08 -3.1280E-11
非球面データ
i A10 A12 A14 A16
14 7.2917E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
15 8.2847E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
19 6.7821E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
20 6.9777E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
各種データ
POS1 POS2 POS3
Fl 49.799 49.219 48.831
Fno. 1.440 1.545 1.644
ω 23.487 23.121 22.677
y'max 21.64 21.64 21.64
TL 142.000 142.000 142.000
BF 0.800 0.800 0.800
d0 infinity 858.000 458.000
d11 14.993 10.237 6.519
d15 3.530 8.286 12.005
レンズ群データ
群 (面) 焦点距離
1 ( 1-10) 113.268
2 (12-15) 74.902
3 (16-20) 157.262
実施例４
単位：mm
面データ
i r d nd vd
object infinity variable:d0
1 96.494 2.400 1.48749 70.44
2 45.680 22.160
3 -35.353 4.233 1.84666 23.78
4 5613.933 13.090 1.83481 42.72
5 -45.620 0.300
6 63.515 10.437 1.92286 20.88
7 -482.971 0.300
8 34.369 13.401 1.59282 68.62
9 -97.106 2.410 1.72825 28.32
10 22.238 9.121
11(ST) infinity variable
12 -27.521 1.500 1.69895 30.05
13 -140.098 0.300
14* 66.080 7.000 1.69350 53.18
15* -31.832 variable
16 -63.687 8.281 1.77250 49.60
17 -23.931 2.410 1.59551 39.24
18 72.100 1.000
19* 65.287 6.264 1.80860 40.42
20* -107.586 26.790
21 infinity 1.410 1.51680 64.20
22 infinity 0.800
image infinity
非球面データ
i K A4 A6 A8
14 0.0000E+00 -1.7117E-06 4.9153E-09 -1.2005E-11
15 0.0000E+00 4.7036E-06 4.1746E-09 -2.0961E-12
19 0.0000E+00 2.3588E-06 1.3645E-08 -8.9338E-12
20 0.0000E+00 5.7243E-06 1.4818E-08 9.1760E-12
非球面データ
i A10 A12 A14 A16
14 -2.6454E-15 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
15 -1.1846E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
19 -5.5146E-15 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
20 -3.1274E-14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
各種データ
POS1 POS2 POS3
Fl 49.887 49.778 49.765
Fno. 1.440 1.554 1.656
ω 23.450 23.026 22.515
y'max 21.64 21.64 21.64
TL 155.000 155.000 155.000
BF 0.800 0.800 0.800
d0 infinity 845.000 445.000
d11 17.860 12.978 9.043
d15 3.533 8.415 12.350
レンズ群データ
群 (面) 焦点距離
1 ( 1-10) 131.812
2 (12-15) 72.669
3 (16-20) 120.234
Figure 2017044887
ＤＵ デジタル機器
ＬＵ 撮像光学装置
ＬＮ 撮像レンズ
Ｇｒ１ 第１レンズ群
Ｇｒ２ 第２レンズ群
Ｇｒ３ 第３レンズ群
ＳＴ 絞り（開口絞り）
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 メモリー
４ 操作部
５ 表示部

Claims (10)

  1. 物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、
    無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群及び第３レンズ群が像面に対して位置固定であり、前記第２レンズ群が物体側へ移動し、
    前記第２レンズ群が負レンズを少なくとも１枚有し、
    以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とする撮像レンズ；
    ０．２＜Ｐ１／Ｐ＜０．６ …（１）
    ０．３＜Ｐ１／Ｐ２＜０．９ …（２）
    ０．４５＜（Ｐ１＋Ｐ３）／Ｐ＜１．０ …（３）
    ただし、
    Ｐ１：第１レンズ群のパワー、
    Ｐ２：第２レンズ群のパワー、
    Ｐ３：第３レンズ群のパワー、
    Ｐ：無限遠撮影状態における全系のパワー、
    である。
  2. 前記第１レンズ群における最も像側のレンズが負のパワーを有することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
  3. 前記第１レンズ群において最も物体側のレンズが負のパワーを有し、かつ、その直後のレンズが負のパワーを有することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像レンズ。
  4. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像レンズ；
    ０．３＜Ｐ２／Ｐ＜０．９５ …（４）
    ただし、
    Ｐ２：第２レンズ群のパワー、
    Ｐ：無限遠撮影状態における全系のパワー、
    である。
  5. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に絞りを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
  6. 前記第１レンズ群中に正のパワーを有するレンズが３枚以上連続して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項に記載の撮像レンズ。
  7. 前記第１レンズ群中の正のパワーを有するレンズのうち少なくとも１枚が以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像レンズ；
    ｎｄ＞１．７９ …（５）
    ただし、
    ｎｄ：ｄ線に関する屈折率、
    である。
  8. 前記第１レンズ群中の正のパワーを有するレンズのうち少なくとも１枚が以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像レンズ；
    νｄ＞６０ …（６）
    ただし、
    νｄ：ｄ線に関するアッべ数、
    である。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像レンズと、撮像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、前記撮像素子の撮像面上に被写体の光学像が形成されるように前記撮像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。
  10. 請求項９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。
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