JP2017102354A - 撮影レンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】等倍までの撮影が可能で、全フォーカス範囲において高い光学性能を持ったインナーフォーカス方式の撮影レンズ及びそれを有する撮像装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る撮影レンズは、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を有し、フォーカシングの際、前記第１レンズ群は固定、少なくとも前記第２レンズ群および前記第４レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４としたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。１．２＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１５【選択図】図１

Description

本発明は、撮影レンズ及びそれを有する撮像装置に関し、特にスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラそして監視用カメラ等に好適で超近接撮影（マクロ撮影）が可能で、又手ぶれ等における像ブレを光学的に補償し得る防振機能を有する撮影レンズに関する。

従来、撮影倍率が等倍程度の近距離撮影を主目的とした撮影レンズにマクロレンズがある。マクロレンズは、無限遠物体から撮影倍率が等倍程度の近距離物体までの撮影時において、特に近距離物体の撮影時（マクロ撮影時）に高い光学性能が得られるようにレンズ系が設計されている。

一般に、マクロレンズを含む撮影レンズにおいては撮影倍率が大きくなるにつれて、フォーカシングに伴う諸収差の変動が大きくなり、光学性能が低下してくる。そこで、近距離物体へのフォーカシングの際に複数のレンズ群を独立に移動させ、収差の変動を補正する、所謂フローティング方式を採用している撮影レンズが多い。

フローティングの際に移動させる複数のレンズ群のうちの１つとして第１レンズ群を物体側に繰り出すフローティングを行い、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う撮影レンズが知られている。上記方式では、第１レンズ群を繰り出す複雑な機構が必要となり、静音化や高速化に課題が残る。

そこで、近距離物体へのフォーカシングの際に第１レンズ群を不動とし、他の複数のレンズ群を移動させてフォーカスを行うインナーフォーカス方式を用いたマクロレンズが種々と提案されている（特許文献１、２参照）。

特開２０１２−１５９６１３号公報 特開２０００−２３１０５６号公報

撮影倍率の高いマクロ撮影においては、被写界深度を確保するために絞りを絞り込んで（Ｆナンバーを大きくして）撮影を行うのが一般的である。そのためにマクロレンズではスローシャッター（シャッタースピードが遅くなる）となり、撮影時に手振れがあると像ブレが生じ、画質が低下してくる。

特に撮影倍率が等倍程度のマクロ撮影時においては、Ｆナンバーを暗くしてシャッタースピードをより遅くするため手ブレが撮影画像に与える影響が大きくなってくる。そのため、マクロレンズでは防振レンズ群を用いてマクロ撮影領域において像ブレを補償することが行われている。

このとき防振レンズ群が光軸と垂直方向に移動したときに像（像ブレ）の変位量が一定以上となるように、即ち一定以上の偏心敏感度を有するように設定している。

一方、最近の撮影装置は全体が小型化され、それに用いる撮影レンズも小型化されている。このためマクロレンズの一部のレンズ群を防振レンズ群とするときは、なるべく小型、軽量のレンズ群を防振レンズ群として採用するのが良い。

以上のことよりマクロレンズにおいて高い光学性能を得るには、適切なるフローティング方式を用い、かつ防振レンズ群を含むレンズ構成全体を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が適切でないと、全系が大型化し、又、フォーカシングに伴う諸収差の変動が増大し、全フォーカス範囲、及び画面全体にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。

しかしながら、上述した特許文献１、２に開示された撮影レンズでは、群構成、屈折力分担が小型化に適していないため、光学性能を維持しつつ、近距離物体へのフォーカシングを実現することは困難である。また、一部のレンズ群を防振レンズ群として配置する場合、全系の大型化を招く。

特許文献１のように、フォーカスレンズ群を単体のレンズ要素で構成し、フォーカスレンズ群の軽量化を図ることも可能だが、近距離物体撮影時の光学性能に課題が残る。

特許文献２のように、近距離物体へのフォーカシングの際に移動するレンズ群の構成を適正化し、軽量化を図っているが、レンズ全長の短縮に課題が残る。

本発明は、上記で挙げた課題に鑑み、各レンズ群の屈折力を適切に設定し、迅速なフォーカスができ、無限遠物体から近距離物体望遠端への全フォーカス範囲にわたり良好なる光学性能を有するインナーフォーカス方式の撮影レンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮影レンズは、
物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を有し、フォーカシングの際、前記第１レンズ群は固定、少なくとも前記第２レンズ群および前記第４レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４としたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
１．２＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１５
また、本発明に係る撮像装置は、上記撮影レンズを有することを特徴とする。

本発明によれば、迅速なフォーカスができ、球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能が得られ、近距離撮影が可能な撮影レンズの提供を実現できる。

（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、実施例１の無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態におけるレンズ断面図 実施例１の無限遠合焦状態における収差図 実施例１の結像倍率−０．５倍状態における収差図 実施例１の結像倍率−１．０倍状態における収差図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、実施例２の無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態におけるレンズ断面図 実施例２の無限遠合焦状態における収差図 実施例２の結像倍率−０．５倍状態における収差図 実施例２の結像倍率−１．０倍状態における収差図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、実施例３の無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態におけるレンズ断面図 実施例３の無限遠合焦状態における収差図 実施例３の結像倍率−０．５倍状態における収差図 実施例３の結像倍率−１．０倍状態における収差図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、実施例４の無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態におけるレンズ断面図 実施例４の無限遠合焦状態における収差図 実施例４の結像倍率−０．５倍状態における収差図 実施例４の結像倍率−１．０倍状態における収差図 本発明の実施形態に係る撮影レンズを撮影光学系として用いた撮像装置の要部概略図

以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施形態として実施例１から３の撮影レンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の第３レンズ群、負の第４レンズ群、正の第５レンズ群より構成されている。

また、実施例４の撮影レンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の第３レンズ群、負の第４レンズ群、正の第５レンズ群より構成されている。

本発明の実施形態に係る撮影レンズは、フォーカシングのためには第２レンズ群および第４レンズ群が移動する。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レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭く、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が広く、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が広く、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が狭くなるように移動している。

図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、実施例１の撮影レンズの無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）は、それぞれ実施例１の撮影レンズの無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態における収差図である。実施例１は、開口比３．７程度の撮影レンズである。

図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、実施例２の撮影レンズの無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、それぞれ実施例２の撮影レンズの無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態における収差図である。実施例２は、開口比３．７程度の撮影レンズである。

図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、実施例３の撮影レンズの無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、それぞれ実施例３の撮影レンズの無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態における収差図である。実施例３は、開口比３．７程度の撮影レンズである。

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、実施例４の撮影レンズの無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、それぞれ実施例４の撮影レンズの無限遠合焦状態、結像倍率−０．５倍状態、結像倍率−１．０倍状態における収差図である。実施例４は、開口比３．７程度の撮影レンズである。

次に、本実施形態の撮影レンズを撮影光学系として用いた撮像装置としてのデジタルカメラを図９を用いて説明する。

図９において、１０はカメラ本体、１１は実施例１から４で説明したいずれかの撮影レンズによって構成された撮影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。

尚、各実施例の撮影レンズは投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。また、レンズ断面図において、ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｂｉは第ｉレンズ群を示す。

また、各実施例では第３レンズ群を光軸と垂直な成分を持つ方向に移動させて手ぶれ補正を行っているが、任意のレンズを光軸と垂直な成分を持つ方向に移動させて手ぶれ補正を行うことが可能である。

実施例１から３において、Ｂ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｂ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｂ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｂ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｂ５は正の屈折力の第５レンズ群である。

また、実施例４において、Ｂ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｂ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｂ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｂ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｂ５は正の屈折力の第５レンズ群である。

ＳＰは、開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りである。ＩＰは、像面である。像面ＩＰは、ビデオカメラやネットワークカメラの撮影光学系として撮影レンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラの撮影光学系として撮影レンズを使用する際には、フィルム面に相当する。矢印は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシング（合焦）に際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。

各実施例の撮影レンズでは、無限遠物体から近距離物体へのフォーカス位置へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２との間隔が狭まるよう、第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３との間隔が広がるよう、第３レンズ群Ｂ３と第４レンズ群Ｂ４との間隔が広がるよう、第４レンズ群Ｂ４と第５レンズ群Ｂ５との間隔が狭まるように変化している。

また、フォーカシングに際して、第１レンズ群は固定（不動）としている。フォーカシングに際して第１レンズ群を不動とすると鏡筒構成上、外部からの圧力に強い構成とすることができる。また、第１レンズ群を固定することで、ワーキングディスタンスの短い近距離物体に対しても焦点調整が容易となる。

収差図において、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角であり、光線追跡値による画角である。球面収差図において、実線はｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、２点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。

非点収差図で、実線と点線はｄ線におけるサジタル像面とメリディオナル像面である。歪曲収差は、ｄ線について示している。倍率色収差図において、２点鎖線はｇ線である。尚、以下の各実施例において無限遠合焦状態と結像倍率−１．０倍状態は合焦用のレンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのフォーカス位置をいう。

所定の結像倍率を確保し、収差を良好に補正するために、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群Ｂ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｂ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｂ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５を有す構成とした。

上記構成とすることによって、全長の短いコンパクトな撮影レンズを得ることができる。また、各レンズ群の屈折力配置を適切な値に規定することでレンズ系全体のバックフォーカスを適正な値にすることが可能になる。

さらに、第１レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズ成分と、正の屈折力を有する第２レンズ成分を有する構成とすることで、ある程度のバックフォーカスを確保することができる。

一般にマクロレンズにおいては、撮影倍率βの変化に伴い、ＦナンバーＦｎｏが、
（１−β）・Ｆｎｏ
の式に従って変化していく。

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レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭くなるように移動し、上記Ｆｎｏの変化とに合わせて不要な光線をカットしている。

最至近の物点に合焦したときの像倍率をβとしたとき、以下の条件式を満たすことが望ましい。

（−β）≧０．５
上記条件式は、最至近の物点に合焦したときの像倍率を規定した条件式である。この条件式の下限値を下回ると、マクロレンズとしての効果が発揮できなくなるため好ましくない。また、本実施形態の効果を確実にするために、以下の条件式（１）の下限値を０．７５にすることが好ましい。また、本発明の実施形態では、（−β）＝１．０を実現している。

また、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４レンズ群を像側へ移動する構成とすることで、光学系の小型化を維持しつつ、近距離物体へフォーカシングする際の像面湾曲変動を抑えている。

また、第１レンズ群を固定し、絞りを有する構成とすることで、近距離物体に合焦する際の光量変化、絞り込みによる周辺照度の低下防ぐことができる。

そして、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第４レンズ群の焦点距離をｆ４としたとき、以下の条件式を満たすことを特徴としている。

１．２＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１５ （１）
条件式（１）は、第２レンズ群の焦点距離ｆ２を第４レンズ群の焦点距離ｆ４で規定した式であり、レンズ全長とフォーカシングによる球面収差と像面湾曲の変動を適正化するものである。

条件式（１）の上限を超えて第４レンズ群の屈折力を大きくすると、無限遠物体合焦時のレンズ全長が長くなり、大型化を招く。さらに、近距離撮影倍率を大きくすることができないため、好ましくない。条件式（１）の下限を超えて第４レンズ群の屈折力を小さくすると、レンズ全長の短縮には有利だが、近距離物体への合焦時像面湾曲が大きくなる、また、糸巻き型の歪曲収差が強くなるため好ましくない。

各実施例において、更に好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．２＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１０ （１ａ）
条件式（１ａ）を満たすことにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際し、球面収差の発生および像面湾曲の変動を抑制しつつ、レンズ全長の短縮を図ることができ、好ましい。

更に好ましくは条件式（１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

３．５＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１０ （１ｂ）
以上のように群構成を適切にし、条件式（１）を満たすことにより、球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能が得られ、近距離撮影が可能なレンズ全長の短い撮影レンズが実現でき、本発明の目的は達成される。

各実施例において、更に好ましくは次の条件式（２）〜（９）のうち１以上を満足するのがよい。

ここで、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、第４レンズ群の焦点距離をｆ４、全系の焦点距離をｆとする。第２レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率をβ２、第４レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率をβ４とする。

なお、第１レンズ群の最も像側の正レンズＧ１Ｆｐの焦点距離をｆ１ｐとする。また、第３レンズ群の最も像側の負レンズＧ３Ｆｎの焦点距離をｆ３ｎ、第３レンズ群の最も物体側の正レンズＧ３Ｆｐの焦点距離をｆ３ｐとする。第３レンズ群の最も像側の負レンズＧ３ＦｎのシェープファクタをＳＦ３ｎとする。

そして、結像倍率−０．５倍状態のレンズ全長（フィルター等の平行平面板を除去したときの距離）をＴＬｈ、絞りから像面位置までの空気演算距離（フィルター等の平行平面板を除去したときの距離）をＤＳＰｈとする。また、無限遠物体から結像倍率−０．５倍状態へフォーカシングする際の第２レンズ群の移動量をｍ２ｈ、第４レンズ群の移動量をｍ４ｈとする。

２．０＜｜β４｜＜４．０ （２）
０．６＜ＤＳＰｈ／ＴＬｈ＜０．９ （３）
１．１＜ｆ３／ｆ＜８．５ （４）
０．１＜｜ｍ４ｈ／ｍ２ｈ｜＜０．５ （５）
１．０＜｜ｆ４／ｆ｜＜１．５ （６）
１．４＜ｆ５／ｆ＜２．５ （７）
０．２＜ＳＦ４ｎ＜０．９８ （８）
０．５＜｜β２｜＜２．０ （９）
ただし、ＳＦ４ｎは、第４レンズ群が負レンズ１枚からなる際のシェープファクタであり、物体側面の曲率半径をＲ４１、像側面の曲率半径をＲ４２としたとき、次式で定義される。非球面形状の場合は、そのベースＲ（基準となる２次曲面の半径）を意味する。

ＳＦ４ｎ＝（Ｒ４１＋Ｒ４２）／（Ｒ４１−Ｒ４２）
第１レンズ群は、最も物体側に、像側の曲率が大きい（曲率半径が小さい）負レンズを配置している。第１レンズ群は、軸外主光線を開口絞りの中心に瞳結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折力が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が発生し易い。そこで本実施形態では、通常の広角レンズと同様、最も物体側のレンズ径の増大が抑えられる負レンズを配置する構成としている。

さらに、負レンズの周辺で負の屈折力が弱くなる非球面とすることにより、非点収差と歪曲収差をバランス良く補正し、コンパクト化に寄与している。

第３レンズ群は、負レンズ１枚、正レンズ１枚の接合、または、正レンズ１枚からなることが望ましい。第３レンズ群を上記構成とすることで、光学系の全長短縮および前玉径の小型化を達成しつつ、第３レンズ群より像側のレンズ構成の簡素化を図り、製造誤差敏感度を抑えることができる。

また、正レンズ１枚からなる場合、正レンズのアッベ数をｖ３ｐとしたとき、次式の条件式を満たすことが望ましい
（＊） ５０＜ｖ３ｐ＜９６
レンズ群が単レンズで構成される場合、条件式（＊）の範囲外となる材料は、分散が大きく、色収差のフォーカシング変動を抑制することが困難となる。

条件式（２）は、第４レンズ群の横倍率を規定したもので、像面湾曲の変動を抑えつつ、フォーカシング時の移動量を短縮するものである。条件式（２）の上限を超えると、像面湾曲がオーバーとなり、第４レンズ群の屈折力が弱くなり、近距離物体へ合焦する際、移動量が増大する、第２レンズ群の屈折力が強くなり、球面収差の補正が難しくなる。条件式（２）の下限を超えると、フォーカシング時の移動量が大きくなり、光学全長の増加を招き、好ましくない。

条件式（３）は、結像倍率−０．５倍状態のレンズ系における絞り位置を適正化したものである。広角化を図った際、前玉の径方向増大が課題となるが、条件式（３）を満たすことにより、周辺画角の光束の中心が絞りの中心近傍を通らない所謂片絞り状態を招かずに、前玉の径方向の小型化と広角化が実現できる。条件式（３）の上限を超えると、入射瞳位置が近くなり、第３レンズ群の径方向の大型化を招き、好ましくない。条件式（３）の下限を超えると、近距離物体合焦時に第１レンズ群の軸外光束が光軸から離れ、第１レンズ群の径方向の増大を招き好ましくない。

条件式（４）は、第３レンズ群の焦点距離ｆ３を全系の焦点距離ｆで規定したもので、球面収差およびコマ収差のフォーカシング変動を抑制するためのものである。条件式（４）の上限を超えると、収斂作用低下し、第４レンズ群の径増加を招き招き好ましくない。条件式（４）の下限を超えると、無限遠物体合焦時の球面収差補正不足が生じ、好ましくない。

また、本発明の実施形態のように、第３レンズ群を光軸に垂直方向の成分を持つように移動させることにより、光学系全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正するようにしているが、任意のレンズ群を光軸と垂直な方向に移動させて手ぶれ補正を行ってもよい。その際、像ぶれ補正のための補正レンズ群を小型軽量化するために、第３レンズ群を１コンポーネントで構成することが望ましい。

条件式（５）は、無限遠物体から結像倍率−０．５倍状態へフォーカシングする際の第４レンズ群の移動量を第２レンズ群の移動量で適正化したものである。撮影倍率を大きくする際、近距離物体へ合焦する際、その移動量が課題となるが、条件式（５）を満たすことにより、レンズ全長の大型化を招かずに、結像倍率−０．５倍が実現できる。

条件式（５）の上限を超え、第２レンズ群の移動量が第４レンズ群の移動量に比して小さくなると、第２レンズ群のパワーを小さくせざるを得ず、第２レンズ群自体の収差が増大し、フォーカシング時の収差変動を招き、好ましくない。条件式（５）の下限を超え、第４レンズ群の移動量が第２レンズ群の移動量に比して小さくなると、第４レンズ群のパワーが小さくなりすぎ、第５レンズ群の大型化および入射瞳位置がプラスになり、軸外主光線の傾角が大きくなりシェーディングによる周辺光量劣化を招き、好ましくない。

条件式（６）は、第４レンズ群の焦点距離ｆ４を全系の焦点距離ｆで規定したもので、レンズ全長の短縮を図り、フォーカス群の移動量と像面湾曲のフォーカシング変動を抑制するためのものである。条件式（６）の上限を超えると、第４レンズ群の屈折力が弱くなり、近距離物体へ合焦する際、移動量が増大し、また、前玉径の大型化を招き好ましくない。条件式（６）の下限を超えると、第４レンズ群の屈折力が強くなり、レンズ全長の短縮と前玉径の小型化には有利だが、無限遠物体合焦時の像面湾曲を補正することが難しくなる。

条件式（７）は、第５レンズ群の焦点距離ｆ５を全系の焦点距離ｆで規定した式である。条件式（７）の上限を超えて第５レンズ群の屈折力を強くすると、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に発生する諸収差が大きくなり、これを補正するためには第５レンズ群のレンズ枚数が増加する。条件式（７）の下限を超えて第５レンズ群の屈折力を弱くすると、射出瞳位置が特に近距離物体撮影時に近くなり過ぎ、好ましくない。

条件式（８）は、第４レンズ群の負レンズＧ４Ｆｎのシェープファクタを規定した式である。像面湾曲と歪曲を良好に補正するための条件を規定している。条件式（８）の上限を超えると、物体側面曲率半径が大きくなり、像面湾曲を十分に補正することができず、好ましくない。条件式（８）の下限を超えると、像側面曲率半径が大きくなり、第１レンズ群で発生する歪曲収差を補正しきれず、レンズ枚数の増加や全系の大型化を招き、好ましくない。

条件式（９）は、第２レンズ群の横倍率を規定したもので、フォーカシング時のコマ収差変動を抑制するものである。条件式（９）の上限を超えると、球面収差のフォーカス変動が大きくなり、近距離物体へ合焦する際、、球面収差と像面湾曲のバランスが良くなく、所望の結像倍率を確保することが難しくなる。条件式（９）の下限を超えると、フォーカシング時の移動量が大きくなり、光学全長の増加を招き、好ましくない。

本実施形態の撮影レンズは、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２レンズ群は物体側へ、第４レンズ群は像側に移動し合焦を行っている。

条件式（２）から（９）は、次の条件式（２ａ）から（９ａ）を満足すると、より好ましい。

２．１＜｜β４｜＜３．０ （２ａ）
０．７＜ＤＳＰｈ／ＴＬｈ＜０．８８ （３ａ）
１．１＜ｆ３／ｆ＜８．３ （４ａ）
０．１２＜｜ｍ４ｈ／ｍ２ｈ｜＜０．４ （５ａ）
１．１＜｜ｆ４／ｆ｜＜１．４ （６ａ）
１．５＜ｆ５／ｆ＜２．３ （７ａ）
０．４＜ＳＦ４ｎ＜０．９５ （８ａ）
１．２＜｜β２｜＜１．９ （９ａ）
条件式（２ａ）を満たすことにより、第４レンズ群の倍率分担がより適正となり、近距離物体合焦時の像面湾曲を抑制しやすい。

条件式（３ａ）を満たすことにより、結像倍率−１．０倍を実現した際にも前玉径および後玉径の大型化を招かずに良好な結像性能が達成でき、好ましい。

条件式（４ａ）を満たすことにより、レンズ全長の短縮とコマ収差の補正が両立しやすく、好ましい。

条件式（５ａ）を満たすことにより、フォーカシングによる像面湾曲変動を抑え、フォーカスストロークの短縮が図れ、好ましい。

条件式（６ａ）を満たすことにより、歪曲収差と像面湾曲の補正が両立しやすく、好ましい。

条件式（７ａ）を満たすことにより、射出瞳位置を適正な位置に保ちやすい。

条件式（８ａ）を満たすことにより、像面湾曲のフォーカシング変動を抑えやすく、好ましい。

条件式（９ａ）を満たすことにより、球面収差のフォーカシング変動を抑えやすく、好ましい。

さらに、次の条件式を満足するとより一層好ましい。

２．４＜｜β４｜＜２．９ （２ｂ）
０．７７＜ＤＳＰｈ／ＴＬｈ＜０．８７ （３ｂ）
１．２＜ｆ３／ｆ＜１．８ （４ｂ）
０．１５＜｜ｍ４ｈ／ｍ２ｈ｜＜０．３５ （５ｂ）
１．１５＜｜ｆ４／ｆ｜＜１．３７ （６ｂ）
１．６＜ｆ５／ｆ＜２．２ （７ｂ）
０．５５＜ＳＦ４ｎ＜０．９４ （８ｂ）
１．７＜｜β２｜＜１．８ （９ｂ）
各実施例の撮影レンズは、ビデオカメラやデジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。実施例１は開口比３．７、半画角２７度程度の撮影レンズである。実施例２は開口比３．７、半画角２９度程度の撮影レンズである。実施例３は開口比３．７、半画角３１度程度の撮影レンズである。実施例４は開口比３．７、半画角３１度程度の撮影レンズである。

実施例１から４の撮影レンズの特徴について説明する。図１、図３、図５のレンズ断面図において、Ｂ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｂ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｂ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｂ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｂ５は正の屈折力の第５レンズ群である。

図７のレンズ断面図において、Ｂ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｂ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｂ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｂ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｂ５は正の屈折力の第５レンズ群である。

ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナンバー決定部材（以下「開口絞り」ともいう）である。ＦＰはフレアカット絞りであり、不要光をカットしている。

ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角を示し、近軸計算値による画角を示す。

各実施例の撮影レンズでは、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レンズ群と第２レンズ群の間隔が狭まるよう、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が広がるように各レンズ群が移動している。また、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が広がるよう、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が狭まるように各レンズ群が移動している。

なお、実施例１から４において開口絞りＳＰは第１レンズ群内に配置しているが、必要に応じ、第２レンズ群近傍に配置させても良い。

以下、数値実施例として実施例１から４を記載する。各実施例によれば、各レンズ群の構成、パワー配置による変倍負担を適切に設定することにより、大口径でありながら、高い結像性能を有す撮影レンズを得ている。

なお、各実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ番目と第ｉ＋１番目間のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。また、*は非球面形状を有する面を意味している。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４〜Ａ１０を各々非球面係数としたとき

なる式で表している。

なお、(絞り)は光束を制限する部材を意味している。また、「ｅ−ｘ」は１０^-xを意味している。そして、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示し、光線追跡値による画角を示す。

（実施例１）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 25.933 1.00 1.60311 60.6
2 7.691 2.80
3 ∞ 2.79
4 413.224 1.49 1.84666 23.8
5 -38.632 2.78
6(絞り) ∞ 2.42
7 -40.396 2.83 1.60311 60.6
8 -11.238 (可変)
9 -10.114 1.00 1.76182 26.5
10 -81.878 3.83 1.80400 46.6
11 -13.343 (可変)
12 127.553 0.90 1.72825 28.5
13 54.137 3.75 1.55332 71.7
14* -25.176 (可変)
15 -109.175 1.00 1.71300 53.9
16 28.232 (可変)
17 41.858 5.26 1.80400 46.6
18 -200.000 14.42
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-5.12344e+000 A 4=-1.40022e-005 A 6= 9.14315e-008

各種データ

焦点距離 26.80
Fナンバー 3.68
画角 27.01
像高 13.66
レンズ全長 78.98
BF 14.42

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 8 5.74 4.35 2.52
d11 1.88 3.27 5.10
d14 2.14 9.11 18.28
d16 22.95 15.98 6.81

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 26.41
2 9 -300.99
3 12 41.21
4 15 -31.37
5 17 43.47

（実施例２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 46.687 1.00 1.58313 59.4
2* 12.851 13.03
3 ∞ 0.00
4 ∞ 2.03
5 50.045 2.15 1.84666 23.8
6 195.474 10.28
7(絞り) ∞ 3.87
8 -532.475 3.08 1.60311 60.6
9 -25.604 (可変)
10 -19.852 1.00 1.76182 26.5
11 2167.616 3.37 1.80400 46.6
12 -26.868 (可変)
13 96.458 4.46 1.55332 71.7
14* -36.692 (可変)
15 -106.788 1.20 1.71300 53.9
16 46.714 (可変)
17 84.858 5.97 1.80400 46.6
18 -320.000 29.33
像面 ∞

非球面データ
第2面
K =-2.81049e-001 A 4= 1.79789e-007 A 6=-2.27521e-008

第14面
K =-4.50043e+000 A 4=-3.26394e-006 A 6= 8.07245e-009

各種データ

焦点距離 38.72
Fナンバー 3.68
画角 29.20
像高 21.64
レンズ全長 125.92
BF 29.33

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 9 9.16 6.42 3.17
d12 2.95 5.69 8.94
d14 2.45 10.79 20.70
d16 30.57 22.23 12.32

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 40.59
2 10 -177.51
3 13 48.62
4 15 -45.43
5 17 83.97

（実施例３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 30.198 0.60 1.58313 59.4
2* 5.184 3.86
3 ∞ 0.49
4 23.218 1.14 1.84666 23.8
5 -306.757 4.20
6(絞り) ∞ 1.43
7 -104.573 1.96 1.60311 60.6
8 -9.378 (可変)
9 -6.973 0.50 1.76182 26.5
10 -196.948 2.67 1.80400 46.6
11 -9.769 (可変)
12 26.375 2.88 1.49710 81.6
13* -14.587 (可変)
14 -380.945 0.50 1.69680 55.5
15 13.209 (可変)
16 24.116 3.34 1.80400 46.6
17 -118.400 7.56
像面 ∞

非球面データ
第2面
K =-2.54484e-001 A 4=-9.59060e-005 A 6=-7.26512e-006

第13面
K =-3.47308e+000 A 4= 4.38526e-006 A 6= 3.86580e-007

各種データ

焦点距離 13.40
Fナンバー 3.68
画角 30.65
像高 7.94
レンズ全長 49.35
BF 7.56

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 8 3.16 2.45 1.54
d11 0.88 1.59 2.20
d13 1.56 5.20 9.90
d15 12.60 8.96 4.26

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 16.23
2 9 -88.62
3 12 19.35
4 14 -18.31
5 16 25.18

（実施例４）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 42.713 0.60 1.58313 59.4
2* 5.363 3.72
3 22.761 1.33 1.84666 23.8
4 -171.191 3.76
5(絞り) ∞ 1.43
6 -89.526 2.21 1.60311 60.6
7 -9.278 (可変)
8 -6.379 0.50 1.76182 26.5
9 -57.576 3.41 1.77250 49.6
10 -9.032 0.50
11 40.512 2.93 1.49710 81.6
12* -14.596 (可変)
13 125.540 1.50 1.48749 70.2
14 -92.437 (可変)
15 -173.793 0.50 1.69680 55.5
16 13.195 (可変)
17 22.253 3.58 1.80400 46.6
18 -118.400 7.23
像面 ∞

非球面データ
第2面
K =-3.57309e-001 A 4=-5.05340e-005 A 6=-2.03804e-006

第12面
K =-3.12639e+000 A 4=-8.97795e-006 A 6= 3.47061e-007

各種データ

焦点距離 13.22
Fナンバー 3.68
画角 30.99
像高 7.94
レンズ全長 50.19
BF 7.23

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 7 3.44 2.65 1.63
d12 0.20 0.99 2.01
d14 1.27 4.91 9.61
d16 12.08 8.44 3.74

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 17.12
2 8 21.26
3 13 109.45
4 15 -17.58
5 17 23.57

上述した各条件式と実施例１から４の関係を、それぞれ以下の表１に示す。

Ｂ１ 第１レンズ群、Ｂ２ 第２レンズ群、Ｂ３ 第３レンズ群、Ｂ４ 第４レンズ群、
Ｂ５ 第５レンズ群、ｄ ｄ線、ｇ ｇ線、ΔＭ メリディオナル像面、
ΔＳ サジタル像面、ＳＰ 絞り、ＦＰ フレアカット絞り、ＩＰ 結像面

Claims (10)

1. 物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を有し、
   フォーカシングの際、前記第１レンズ群は固定、少なくとも前記第２レンズ群および前記第４レンズ群が光軸に沿って移動し、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４としたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする撮影レンズ。
   １．２＜｜ｆ２／ｆ４｜＜１５
2. 前記第４レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率をβ４としたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮影レンズ。
   ２．０＜｜β４｜＜４．０
3. 結像倍率−０．５倍状態のレンズ全長をＴＬｈ、絞りから像面位置までの空気演算距離をＤＳＰｈとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮影レンズ。
   ０．６＜ＤＳＰｈ／ＴＬｈ＜０．９
4. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の撮影レンズ。
   １．１＜ｆ３／ｆ＜８．５
5. 無限遠物体から結像倍率−０．５倍状態へフォーカシングする際の前記第２レンズ群の移動量をｍ２ｈ、前記第４レンズ群の移動量をｍ４ｈとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の撮影レンズ。
   ０．１＜｜ｍ４ｈ／ｍ２ｈ｜＜０．５
6. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ３、前系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の撮影レンズ。
   １．０＜｜ｆ４／ｆ｜＜１．５
7. 前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、前系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の撮影レンズ。
   １．４＜ｆ５／ｆ＜２．５
8. 前記第４レンズ群は１枚の負レンズから成り、そのシェープファクタとＳＦ４ｎとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮影レンズ。
   ０．２＜ＳＦ４ｎ＜０．９８
   ただし、ＳＦ４ｎは、前記第４レンズ群の最も像側の負レンズＧ４Ｆｎの物体側面の曲率半径をＲ４１、像側面の曲率半径をＲ４２としたとき、以下の式で定義される。
   ＳＦ３ｎ＝（Ｒ４１＋Ｒ４２）／（Ｒ４１−Ｒ４２）
9. 前記第２レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率をβ２としたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の撮影レンズ。
   ０．５＜｜β２｜＜２．０
10. 請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の撮影レンズと、該撮影レンズによって形成された像を受光する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。