JP2018031832A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レンズ位置誤差によるピントのずれが発生しにくく、コンパクトで諸収差の良好に補正された撮像レンズ、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】物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1、負の屈折力を有する第2レンズ群G2、正の屈折力を有する第3レンズ群G3、正の屈折力を有する第4レンズ群G4、および負の屈折力を有する第5レンズ群G5からなる。無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、第1レンズ群G1は不動であり、第2レンズ群G2および第4レンズ群G4を互いに異なる軌跡で光軸方向に移動する。さらに、所定の条件式(1)〜(3)を満足する。
【選択図】図1

Description

本発明は、デジタルカメラおよびビデオカメラ等の電子カメラに適した、撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。
従来より、撮影倍率の絶対値が0.3倍以上の近距離撮影を行うことを目的とした撮像レンズがある。このような撮像レンズとして、特許文献1〜3には、物体側から順に、正の第1レンズ群、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、正の第4レンズ群、および負の第5レンズ群を配列した5群構成のレンズ系が提案されている。また、特許文献1〜3に記載された撮像レンズにおいては、無限遠から近距離への合焦の際に、第2レンズ群および第4レンズ群を移動させている。
特開2014−219601号公報 特許第5584064号公報 特許第5675397号公報
一般的に、合焦の際のレンズ制御による位置誤差が生じるとピントがずれる。上記のような近距離撮影可能なレンズにおいては、レンズの位置誤差によるピントのずれは好ましくない。また、近年、カメラの撮像画素数が増加してきているため、より高度に諸収差を補正することが求められている。また、カメラの小型化に伴い、レンズ系をコンパクトに構成することも望まれている。
特許文献1に記載の撮像レンズは、バックフォーカスに対する全長の割合が大きい。また、レンズの最も物体側の面から最も像側の面までの割合が大きいため、レンズ部分が重く大きくなる。また、特許文献2に記載の撮像レンズは、第1フォーカス群と第2フォーカス群の敏感度の差が大きく、各フォーカス群の間隔が変動した際にピントの変動が起こりやすい。また、特許文献3に記載の撮像レンズは、第1フォーカス群と第2フォーカス群との敏感度の和の絶対値が大きいため、各フォーカス群が同時に光軸方向にずれた際に、ピントの変動が起こりやすい。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、近距離撮影が可能な撮像レンズにおいて、レンズ位置誤差によるピントのずれが発生しにくく、コンパクトで諸収差が良好に補正された撮像レンズ、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ものである。
本発明の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、正の屈折力を有する第4レンズ群、および負の屈折力を有する第5レンズ群からなり、
無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、隣接するレンズ群の間隔が変化し、
無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、第1レンズ群は不動であり、
無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、第2レンズ群および第4レンズ群を互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、
下記条件式を満足することを特徴とするものである。
−1.5<(1−β2)×β2r+(1−β4)×β4r<0 … (1)
−5.5<(1−β2)×β2r−(1−β4)×β4r<−2.5 … (2)
3<TL/BF<5.9 … (3)
但し、
β2:第2レンズ群の無限遠に合焦した状態における横倍率
β2r:第2レンズ群より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
β4:第4レンズ群の無限遠に合焦した状態における横倍率
β4r:第4レンズ群より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
TL:バックフォーカス分は空気換算長とした場合のレンズ全長
BF:レンズ系の最も像側のレンズの像側面頂点から像面までの空気換算距離
なお、本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式を満足することが好ましい。
0.7<f/f4<1.4 … (4)
但し、
f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
f4:第4レンズ群のd線における焦点距離
また、下記条件式を満足することが好ましい。
−0.6<f2/f4<−0.2 … (5)
但し、
f2:第2レンズ群のd線における焦点距離
f4:第4レンズ群のd線における焦点距離
また、下記条件式を満足することが好ましい。
0.61<DL/TL<0.82 … (6)
但し、
DL:レンズ系の無限遠に合焦した状態における最も物体側の面頂点から最も像側の面頂点までの距離
TL:バックフォーカス分は空気換算長とした場合のレンズ全長
また、第4レンズ群が、物体側から順に、正レンズおよび負レンズを接合した接合レンズを有するものであることが好ましい。
この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
41<νd4p−νd4n<58 … (7)
但し、
νd4p:第4レンズ群の正レンズのd線におけるアッベ数
νd4n:第4レンズ群の負レンズのd線におけるアッベ数
また、第2レンズ群が、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に像側に移動し、第4レンズ群が、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に物体側に移動するものであることが好ましい。
また、第5レンズ群が、1つのレンズ成分からなることが好ましい。
この場合、第5レンズ群が、物体から順に、負レンズおよび正レンズを接合した接合レンズからなることが好ましい。
また、この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
30<νd5p<45 … (8)
但し、
νd5p:第5レンズ群の正レンズのd線におけるアッベ数
また、本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式を満足することが好ましい。
−2<f/f5<−0.8 … (9)
但し、
f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
f5:第5レンズ群のd線における焦点距離
また、下記条件式を満足することが好ましい。
1.4<f/f1<2.0 … (10)
但し、
f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
f1:第1レンズ群のd線における焦点距離
本発明の撮像装置は、上記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。
上記「〜からなり」とは、構成要素として挙げたレンズ群またはレンズ以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞り、マスク、カバーガラス、フィルタ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、等を含んでもよいことを意図するものである。
上記のレンズの面形状や屈折力の符号は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。
また、上記「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。上記の「正の屈折力を有する〜レンズ群」とは、レンズ群全体として正の屈折力を有することを意味する。上記の「負の屈折力を有する〜レンズ群」についても同様である。
また、「レンズ成分」とは、光軸上での空気接触面が物体側の面と像側の面の2つのみのレンズであり、1つのレンズ成分とは1つの単レンズあるいは1組の接合レンズを意味する。
なお、レンズ全長は、レンズ系の無限遠に合焦した状態における最も物体側の面頂点から像面までの距離(バックフォーカス分は空気換算長)を意味する。
また、本発明の撮像レンズは、以下の条件式(1−1)から(7−1)のいずれかを満足することが好ましい。なお、本発明の撮像レンズは、条件式(1)から(7−1)のいずれか1つを満足するものでもよく、あるいは任意の組合せを満足するものでもよい。
−1.35<(1−β2)×β2r+(1−β4)×β4r<−0.02
… (1−1)
−5.0<(1−β2)×β2r−(1−β4)×β4r<−3.2
… (2−1)
3.3<TL/BF<5.7 … (3−1)
0.8<f/f4<1.3 … (4−1)
−0.57<f2/f4<−0.3 … (5−1)
0.66<DL/TL<0.815 … (6−1)
42<νd4p−νd4n<56 … (7−1)
本発明の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、正の屈折力を有する第4レンズ群、および負の屈折力を有する第5レンズ群からなり、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、第1レンズ群は不動であり、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、第2レンズ群および第4レンズ群を互いに異なる軌跡で光軸方向に移動するものとしている。このため、近距離撮影可能な光学系を実現しつつ、無限遠から至近までの諸収差の変動を抑えることができる。また、条件式(1)〜(3)を満足しているため、諸収差の変動を抑えつつ、ピントのずれを小さくし、かつレンズ系を小型化および軽量化することができる。
また、本発明の撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えているため、高画質の映像を得ることができる。
本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ(実施例1と共通)のレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例2の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の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の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の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ(実施例1と共通)の光路図 本発明の実施例1の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例2の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例3の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例4の撮像レンズの各収差図 本発明の実施例5の撮像レンズの各収差図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の前面側から見た概略構成図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の背面側から見た概略構成図
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は本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ(実施例1と共通)のレンズ構成を示す断面図である。図1に示す構成例は、後述の実施例1の撮像レンズの構成と共通である。図1においては、左側が物体側、右側が像側である。また、図6は図1に示す実施形態にかかる撮像レンズにおける光路図であり、無限遠の距離にある物点からの軸上光束2および最大画角の光束3の各光路を示す。なお、図1および図6並びに後述する図2〜図5においては、無限遠に合焦した状態(INF)および結像倍率が−0.5倍となる最至近に合焦した状態(MOD)におけるレンズ構成を示す。
図1および図2に示すように、本実施形態の撮像レンズは、光軸Zに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1、負の屈折力を有する第2レンズ群G2、正の屈折力を有する第3レンズ群G3、正の屈折力を有する第4レンズ群G4、および負の屈折力を有する第5レンズ群G5からなる。第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間には、開口絞りStが配置されている。また、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、隣接するレンズ群の間隔が変化し、第1レンズ群G1は像面Simに対して不動であり、第2レンズ群G2および第4レンズ群G4を互いに異なる軌跡で光軸方向に移動するように構成されている。また、第3レンズ群G3を光軸と交差する方向に移動させることにより手ぶれ補正を行うように構成されている。なお、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。
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〜L14の4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〜L23の3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〜L32の2枚のレンズからなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L43の3枚のレンズからなり、第5レンズ群G5は物体側から順にレンズL51〜L52の2枚のレンズからなる。しかしながら、各レンズ群は図1に示す例と異なる枚数のレンズで構成することも可能である。
本実施形態の撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Simの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタ、およびローパスフィルタ等の各種フィルタを配置することが好ましい。このため、図1では、これらを想定した平行平面板状の光学部材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。
また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式(1)〜(3)を満足するように構成されている。
−1.5<(1−β2)×β2r+(1−β4)×β4r<0 … (1)
−5.5<(1−β2)×β2r−(1−β4)×β4r<−2.5 … (2)
3<TL/BF<5.9 … (3)
但し、
β2:第2レンズ群G2の無限遠に合焦した状態における横倍率
β2r:第2レンズ群G2より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
β4:第4レンズ群G4の無限遠に合焦した状態における横倍率
β4r:第4レンズ群G4より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
TL:バックフォーカス分は空気換算長とした場合のレンズ全長
BF:レンズ系の最も像側のレンズの像側面頂点から像面までの空気換算距離
なお、本実施形態の撮像レンズにおいては、第4レンズ群G4より像側に配置されるレンズ群は第5レンズ群G5のみとなる。このため、β4rは、実質的には、第5レンズ群G5の無限遠に合焦した状態における横倍率となる。
上記のように、撮像レンズを正負正正負の5群で構成し、合焦の際に第1レンズ群G1を不動とし、第2レンズ群G2および第4レンズ群G4を互いに異なる軌跡で光軸方向に移動させることにより、撮影倍率の絶対値が0.3倍以上の近距離撮影可能な光学系を実現しつつ、無限遠から至近まで球面収差および非点収差の変動を小さく抑えるのに適した群構成とすることができる。また、レンズ全長を短縮することができる。また、バックフォーカスが短いミラーレスカメラに本実施形態の撮像レンズを適用した場合、テレセントリック性を確保しやすい、すなわち、主光線を光軸にできるだけ平行な状態にしやすいものとなる。また、合焦の際にレンズ全長が変化しないため、近距離撮影での利便性が高い。さらに、合焦の際の画角の変動を抑えることができる。
また、条件式(1)の下限以下とならないようにすることで、第2レンズ群G2および第4レンズ群G4がともに光軸方向にずれても、ピント位置が移動しにくいものとなる。このため、フォーカス制御の停止位置のずれによる、ピントのずれを生じにくくすることができる。
ここで、条件式(1)において、(1−β2)×β2rは負の値となり、(1−β4)×β4rの値は正の値となる。条件式(1)の上限以上とならないようにすることで、(1−β2)×β2rの絶対値を大きく保つことができるため、合焦の際の非点収差の変動を抑えることができる。
条件式(2)の下限以下とならないようにすることで、第2レンズ群G2および第4レンズ群の間隔が変動したときの、ピントのずれを小さくすることができる。このため、部品誤差、組み立て誤差、またはフォーカス制御による誤差があっても、ピントのずれを生じにくくすることができる。
条件式(2)の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の第2レンズ群G2および第4レンズ群G4の移動量を小さくすることができるため、レンズ系を小型化できる。
条件式(3)の下限以下とならないようにすることで、レンズ系における第2レンズ群G2および第4レンズ群G4を含む合焦部のためのスペースを確保することができる。
条件式(3)の上限以上とならないようにすることで、バックフォーカスに対してレンズ全長を小さくすることができるため、レンズ系の小型化および軽量化を図ることができる。
条件式(1)〜(3)のそれぞれに関する効果をより高めるためには、下記条件式(1−1)〜(3−1)のそれぞれを満足することがより好ましい。
−1.35<(1−β2)×β2r+(1−β4)×β4r<−0.02
… (1−1)
−5.0<(1−β2)×β2r−(1−β4)×β4r<−3.2
… (2−1)
3.3<TL/BF<5.7 … (3−1)
また、本実施形態の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。
0.7<f/f4<1.4 … (4)
但し、
f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
f4:第4レンズ群G4のd線における焦点距離
条件式(4)の下限以下とならないようにすることで、第4レンズ群G4より像側の軸外光線の高さを抑えることができるため、レンズ系の径方向の小型化を図ることができる。とくに、レンズを交換可能な撮像装置に本実施形態の撮像レンズを適用する場合、撮像装置において、レンズを取り付けるためのマウント周りの小型化を図ることができる。
条件式(4)の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の非点収差の変動を抑えることができる。
条件式(4)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(4−1)を満足することがより好ましい。
0.8<f/f4<1.3 … (4−1)
また、下記条件式(5)を満足することが好ましい。
−0.6<f2/f4<−0.2 … (5)
但し、
f2:第2レンズ群G2のd線における焦点距離
f4:第4レンズ群G4のd線における焦点距離
条件式(5)の下限以下とならないようにすることで、第2レンズ群G2のパワーを強くし、第4レンズ群G4のパワーを弱くすることができるため、合焦の際の非点収差の変動を抑えることができる。
条件式(5)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のパワーを弱くし、第4レンズ群G4のパワーを強くすることができるため、合焦の際の球面収差の変動を抑えることができる。
条件式(5)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(5−1)を満足することがより好ましい。
−0.57<f2/f4<−0.3 … (5−1)
また、下記条件式(6)を満足することが好ましい。
0.61<DL/TL<0.82 … (6)
但し、
DL:レンズ系の無限遠に合焦した状態における最も物体側の面頂点から最も像側の面頂点までの距離
TL:バックフォーカス分は空気換算長とした場合のレンズ全長
条件式(6)の下限以下とならないようにすることで、レンズ系における第2レンズ群G2および第4レンズ群G4を含む合焦部のためのスペースを確保することができる。
条件式(6)の上限以上とならないようにすることで、光学系におけるレンズ成分の割合を小さくできる。また、本実施形態の撮像レンズを交換レンズに適用した場合、レンズそのものの軽量化および小型化を図ることができる。
条件式(6)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(6−1)を満足することがより好ましい。
0.66<DL/TL<0.815 … (6−1)
また、第4レンズ群G4は、物体側から順に、正レンズL42および負レンズL43を接合した接合レンズを有することが好ましい。これにより、2次倍率色収差を良好に補正できる。
また、第4レンズ群G4が、物体側から順に、正レンズL42および負レンズL43を接合した接合レンズを有する場合、下記条件式(7)を満足することが好ましい。
41<νd4p−νd4n<58 … (7)
但し、
νd4p:第4レンズ群G4の正レンズL42のd線におけるアッベ数
νd4n:第4レンズ群G4の負レンズL43のd線におけるアッベ数
条件式(7)を満足することで、合焦の際の倍率色収差の変動をバランス良く抑えることができる。
条件式(7)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(7−1)を満足することがより好ましい。
42<νd4p−νd4n<56 … (7−1)
また、第2レンズ群G2が、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に像側に移動し、第4レンズ群G4が、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に物体側に移動することが好ましい。これにより、合焦の際に第2レンズ群G2および第4レンズ群G4を逆方向に移動することができるため、組み立て時等にレンズ群が同一方向にずれた際の収差の変動を小さくすることができる。
また、第5レンズ群G5が1つのレンズ成分からなることが好ましい。これにより、レンズ系の像側部分の構成を簡素化することができるため、レンズ系を小型化できる。また、フォーカス群である第4レンズ群G4のためのアクチュエータを配置するスペースを確保することが容易となる。さらに、レンズを交換可能な撮像装置に本実施形態の撮像レンズを適用する場合、レンズを取り付けるためのマウント周りの小型化を図ることができる。
また、第5レンズ群G5は、物体から順に、負レンズL51および正レンズL52を接合した接合レンズからなることが好ましい。これにより、倍率色収差を良好に補正できる。
また、第5レンズ群G5が、物体から順に、負レンズL51および正レンズL52を接合した接合レンズからなる場合、下記条件式(8)を満足することが好ましい。
30<νd5p<45 … (8)
但し、
νd5p:第5レンズ群G5の正レンズL52のd線におけるアッベ数
条件式(8)を満足することで、2次倍率色収差をバランス良く補正することができる。
条件式(8)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(8−1)を満足することがより好ましい。
31<νd5p<41 … (8−1)
また、下記条件式(9)を満足することが好ましい。
−2<f/f5<−0.8 … (9)
但し、
f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
f5:第5レンズ群G5のd線における焦点距離
条件式(9)の下限以下とならないようにすることで、テレセントリック性を確保することができる。
条件式(9)の上限以上とならないようにすることで、バックフォーカスを短くすることができるため、レンズ全長を短縮できる。また、レンズ系における第2レンズ群G2および第4レンズ群G4を含む合焦部のためのスペースを確保することができる。
条件式(9)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(9−1)を満足することがより好ましい。
−1.9<f/f5<−0.9 … (9−1)
また、下記条件式(10)を満足することが好ましい。
1.4<f/f1<2.0 … (10)
但し、
f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
f1:第1レンズ群G1のd線における焦点距離
条件式(10)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のパワーを強くすることができるため、第2レンズ群G2より像側にあるレンズの径方向のサイズを小さくし、かつレンズ全長を短縮することができる。
条件式(10)の上限以上とならないようにすることで、球面収差および軸上色収差の発生を抑制することができる。
条件式(10)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(10−1)を満足することがより好ましい。
1.5<f/f1<1.9 … (10−1)
また、第1レンズ群G1は、物体側から順に、正レンズL11、正レンズL12、負レンズL13、および正レンズL14からなることが好ましい。これにより、第1レンズ群G1が、物体側から正レンズを先行して配置する構成となるため、レンズの径方向の小型化を図ることができる。また、最も物体側の正レンズL11から順に、正レンズL12、負レンズL13、および正レンズL14を配置することで、球面収差および軸上色収差を抑制することができる。
また、第1レンズ群G1が、物体側から順に、正レンズL11、正レンズL12、負レンズL13、および正レンズL14からなる場合、下記条件式(11)を満足することが好ましい。
30<νd13<45 … (11)
但し、
νd13:第1レンズ群G1の負レンズL13のd線におけるアッベ数
条件式(11)を満足することで、青色側の軸上色収差を抑制し、かつ倍率色収差をバランス良く抑えることができる。
条件式(11)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(11−1)を満足することがより好ましい。
32<νd13<41 … (11−1)
また、第1レンズ群G1が、物体側から順に、正レンズL11、正レンズL12、負レンズL13、および正レンズL14からなる場合、下記条件式(12)を満足することが好ましい。
−0.3<(L13r−L14f)/(L13r+L14f)<0 … (12)
但し、
L13r:第1レンズ群G1の負レンズL13の像側の面の近軸曲率半径
L14f:第1レンズ群G1の最も像側の正レンズL14の物体側の面の近軸曲率半径
条件式(12)の下限以下とならないようにすることで、軸上色収差を良好に補正することができる。
条件式(12)の上限以上とならないようにすることで、球面収差の発生を抑制することができる。
条件式(12)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(12−1)を満足することがより好ましい。
−0.22<(L13r−L14f)/(L13r+L14f)<−0.05
… (12−1)
また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、負レンズL21、負レンズL22、および正レンズL23からなることが好ましい。これにより、合焦の際の非点収差の変動を抑えることができる。
また、下記条件式(13)を満足することが好ましい。
0.3<Yim/f1<0.55 … (13)
但し、
Yim:最大像高
f1:第1レンズ群G1のd線における焦点距離
条件式(13)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のパワーを強くすることができるため、第1レンズ群G1より像側にあるレンズの径方向のサイズを小さくし、かつレンズ全長を短縮できる。
条件式(13)の上限以上とならないようにすることで、球面収差および軸上色収差の発生を抑制することができる。
条件式(13)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(13−1)を満足することがより好ましい。
0.35<Yim/f1<0.47 … (13−1)
また、下記条件式(14)を満足することが好ましい。
−0.8<Yim/f2<−0.45 … (14)
但し、
Yim:最大像高
f2:第2レンズ群G2のd線における焦点距離
条件式(14)の下限以下とならないようにすることで、第2レンズ群G2より像側にあるレンズの径方向のサイズを小さくできる。また、第3レンズ群G3より像側における球面収差の発生を抑制できる。
条件式(14)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のパワーを強くすることができるため、合焦の際の第2レンズ群G2の移動量を小さくできる。このため、レンズ全長を短縮化し、かつレンズ系を小型化することができる。
条件式(14)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(14−1)を満足することがより好ましい。
−0.7<Yim/f2<−0.5 … (14−1)
また、第3レンズ群G3を光軸と交差する方向に移動させることにより手ぶれ補正が行われることが好ましい。これにより、レンズ系の中央付近に手ぶれ補正機構を配置できるため、手ぶれ補正機構を配置するためのスペースを確保することができる。とくに、本実施形態の撮像レンズをミラーレスカメラに適用した場合、バックフォーカスが短く、テレセントリック性を確保するために像側に配置されるレンズが大きくなり、その結果、レンズ系が大型化する。レンズ系の中央付近に手ぶれ補正機構を配置することにより、レンズ系を小型化することができる。
また、下記条件式(15)を満足することが好ましい。
0.14<Yim/f3<0.38 … (15)
但し、
Yim:最大像高
f3:第3レンズ群G3のd線における焦点距離
条件式(15)の下限以下とならないようにすることで、第3レンズ群G3のパワーを強くすることができるため、第3レンズ群G3を手ぶれ補正群として使用する場合、手ぶれ補正時の第3レンズ群の移動量を小さくできる。
条件式(15)の上限以上とならないようにすることで、球面収差の発生を抑制することができる。
条件式(15)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(15−1)を満足することがより好ましい。
0.19<Yim/f3<0.33 … (15−1)
また、下記条件式(16)を満足することが好ましい。
0.1<Yim/f4<0.5 … (16)
但し、
Yim:最大像高
f4:第4レンズ群G4のd線における焦点距離
条件式(16)の下限以下とならないようにすることで、第4レンズ群G4より像側の軸外光線の高さを抑えることができるため、レンズ系を径方向に小型化できる。とくに、レンズを交換可能な撮像装置に本実施形態の撮像レンズを適用する場合、レンズを取り付けるためのマウント周りの小型化を図ることができる。
条件式(16)の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の非点収差の変動を抑えることができる。
条件式(16)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(16−1)を満足することがより好ましい。
0.15<Yim/f4<0.4 … (16−1)
また、下記条件式(17)を満足することが好ましい。
−0.5<Yim/f5<−0.15 … (17)
但し、
Yim:最大像高
f5:第5レンズ群G5のd線における焦点距離
条件式(17)の下限以下とならないようにすることで、テレセントリック性を確保することができる。
条件式(17)の上限以上とならないようにすることで、バックフォーカスを短くすることができるため、レンズ全長を短縮できる。また、レンズ系における第2レンズ群G2および第4レンズ群G4を含む合焦部のためのスペースを確保することができる。
条件式(17)に関する効果をより高めるためには、下記条件式(17−1)を満足することがより好ましい。
−0.45<Yim/f5<−0.2 … (17−1)
また、本実施形態の撮像レンズにおいては、第3レンズ群G3が正レンズL31を有することが好ましい。これにより、第3レンズ群G3の屈折力を正にすることができるため、第4レンズ群G4より像側にあるレンズの正の屈折力を強くする必要がなくなることから、球面収差の発生を抑制することができる。
また、本実施形態の撮像レンズにおいては、第3レンズ群G3がさらに負レンズL32を有することが好ましい。これにより、球面収差の色ずれを良好に補正できる。
また、第3レンズ群G3が、物体側から順に、正レンズL31および負レンズL32を接合した接合レンズのみからなることが好ましい。これにより、第3レンズ群G3を1つのレンズ成分からなるものとすることができるため、手ぶれ補正機構の構造を単純化でき、かつ組み立て誤差による収差変動を抑えることができる。
本実施形態の撮像レンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
また、本実施形態の撮像レンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。
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、ローパスフィルタまたは特定の波長域をカットするような各種フィルタ等をレンズ系と像面Simとの間に配置する代わりに、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。
条件式に関する構成も含め、以上述べた好ましい構成および可能な構成は、任意の組合せが可能であり、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。例えば、本実施形態による撮像レンズは条件式(1)〜(3)を満足するものとしているが、条件式(1)〜(17)および条件式(1−1)〜(17−1)のいずれか1つを満足するものであってもよく、これらの条件式の任意の組合せを満足するものであってもよい。
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。
まず、実施例1の撮像レンズについて説明する。実施例1の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図1に示す。なお、図1および後述の実施例2〜5に対応した図2〜5においては、光学部材PPも併せて示している。また、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている絞り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。
実施例1の撮像レンズの基本レンズデータを表1に、諸元に関するデータを表2に、移動面間隔に関するデータを表3に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例1のものを例にとり説明するが、実施例2〜5についても基本的に同様である。
表1のレンズデータにおいて、Siの欄には最も物体側の構成要素の面を1番目として像側に向かうに従い順次増加するi番目(i=1、2、3、…)の面番号を示し、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上の面間隔を示す。また、ndjの欄には最も物体側の光学要素を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、…)の光学要素のd線(波長587.6nm)に対する屈折率を示し、νdjの欄には同じくj番目の光学要素のd線(波長587.6nm)に対するアッベ数を示し、θg,fjはj番目の光学要素のg線とF線との間の部分分散比を示す。
なお、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。基本レンズデータには、絞りSt、光学部材PPも含めて示している。絞りStに相当する面の面番号の欄には面番号とともに(絞り)という語句を記載している。また、表1のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれDD[i]と記載している。また、Diの最下欄の値は、光学部材PPの像側の面と像面Simとの間隔である。
表2の諸元に関するデータに、無限遠物体撮影状態および至近物体撮影状態の各々の、焦点距離f´、F値FNo.および全画角2ωの値を示す。なお、表2において至近物体撮影状態は、撮影距離の具体的な値を示している。
基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および移動面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としては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できる。
実施例1のズームレンズの各収差図を図7に示す。なお、図7中の上段左側から順に無限遠に合焦した状態での球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差を示し、図7中の下段左側から順に最至近に合焦した状態(距離0.28075m)での球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差を示す。球面収差、非点収差および歪曲収差を表す各収差図には、d線(波長587.6nm)を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはd線(波長587.6nm)、C線(波長656.3nm)、F線(波長486.1nm)、およびg線(波長435.8nm)についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはC線(波長656.3nm)、F線(波長486.1nm)およびg線(波長435.8nm)についての収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。球面収差図のFNo.はF値、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の説明で述べた各データの記号、意味および記載方法は、とく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ので、以下では重複説明を省略する。
次に、実施例2の撮像レンズについて説明する。実施例2の撮像レンズの構成を示す断面図を図2に示す。実施例2の撮像レンズは、実施例1と同様のレンズ群およびレンズ枚数構成である。また、実施例2の撮像レンズのレンズデータを表4に、諸元に関するデータを表5に、移動面間隔に関するデータを表6に、各収差図を図8に示す。
次に、実施例3の撮像レンズについて説明する。実施例3の撮像レンズの構成を示す断面図を図3に示す。実施例3の撮像レンズは、実施例1と同様のレンズ群およびレンズ枚数構成である。また、実施例3の撮像レンズのレンズデータを表7に、諸元に関するデータを表8に、移動面間隔に関するデータを表9に、各収差図を図9に示す。
次に、実施例4の撮像レンズについて説明する。実施例4の撮像レンズの構成を示す断面図を図4に示す。実施例4の撮像レンズは、実施例1と同様のレンズ群およびレンズ枚数構成である。また、実施例4の撮像レンズのレンズデータを表10に、諸元に関するデータを表11に、移動面間隔に関するデータを表12に、各収差図を図10に示す。
次に、実施例5の撮像レンズについて説明する。実施例5の撮像レンズの構成を示す断面図を図5に示す。実施例5の撮像レンズは、第4レンズ群G4が、物体側から順にレンズL41〜L42の2枚のレンズからなる点を除いて、実施例1と同様のレンズ群およびレンズ枚数構成である。また、実施例5の撮像レンズのレンズデータを表13に、諸元に関するデータを表14に、移動面間隔に関するデータを表15に、各収差図を図11に示す。
実施例1〜5の撮像レンズの条件式(1)〜(17)に対応する値を表16に示す。なお、全実施例ともd線を基準波長としており、下記の表16に示す値はこの基準波長におけるものである。
以上のデータから、実施例1〜5の撮像レンズは全て、条件式(1)〜(17)を満足しており、近距離撮影時にも色収差が良好に補正された撮像レンズであることが分かる。
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12および図13に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態の撮像レンズを用いたミラーレス一眼カメラの一構成例を示す外観図を示している。
とくに図12は、このカメラ30を前側から見た外観を示し、図13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、カメラ本体31を備え、そのカメラ本体31の上面側には、レリーズボタン32と電源ボタン33とが設けられている。カメラ本体31の背面側には、表示部36と操作部34,35とが設けられている。表示部36は、撮像された画像を表示するためのものである。
カメラ本体31の前面側中央部には、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により交換レンズ20がカメラ本体31に装着されるようになっている。交換レンズ20は、鏡筒内に本実施形態の撮像レンズ1を構成するレンズ部材を収納したものである。カメラ本体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、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。このカメラでは、レリーズボタン32を押圧操作することにより、1フレーム分の静止画または動画の撮影が行われ、この撮影で得られる画像データがカメラ本体31内の記録媒体(図示せず)に記録される。
このようなミラーレス一眼カメラにおける交換レンズ20として、本実施形態による撮像レンズを用いることで、近距離撮影時にも色収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
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、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、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。
1 撮像レンズ
2 軸上光束
3 最大画角の光束
20 交換レンズ
30 カメラ
31 カメラ本体
32 シャッターボタン
33 電源ボタン
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
G5 第5レンズ群
L11〜L52 レンズ
PP 光学部材
Sim 像面
St 絞り
Z 光軸

Claims (20)

  1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、正の屈折力を有する第4レンズ群、および負の屈折力を有する第5レンズ群からなり、
    無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、隣接するレンズ群の間隔が変化し、
    無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、前記第1レンズ群は不動であり、
    無限遠物体から最至近物体への合焦の際に、前記第2レンズ群および前記第4レンズ群を互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、
    下記条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。
    −1.5<(1−β2)×β2r+(1−β4)×β4r<0 … (1)
    −5.5<(1−β2)×β2r−(1−β4)×β4r<−2.5 … (2)
    3<TL/BF<5.9 … (3)
    但し、
    β2:前記第2レンズ群の無限遠に合焦した状態における横倍率
    β2r:前記第2レンズ群より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
    β4:前記第4レンズ群の無限遠に合焦した状態における横倍率
    β4r:前記第4レンズ群より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
    TL:バックフォーカス分は空気換算長とした場合のレンズ全長
    BF:レンズ系の最も像側のレンズの像側面頂点から像面までの空気換算距離
  2. 下記条件式を満足する請求項1記載の撮像レンズ。
    0.7<f/f4<1.4 … (4)
    但し、
    f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
    f4:前記第4レンズ群のd線における焦点距離
  3. 下記条件式を満足する請求項1または2記載の撮像レンズ。
    −0.6<f2/f4<−0.2 … (5)
    但し、
    f2:前記第2レンズ群のd線における焦点距離
    f4:前記第4レンズ群のd線における焦点距離
  4. 下記条件式を満足する請求項1から3のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    0.61<DL/TL<0.82 … (6)
    但し、
    DL:レンズ系の無限遠に合焦した状態における最も物体側の面頂点から最も像側の面頂点までの距離
    TL:バックフォーカス分は空気換算長とした場合のレンズ全長
  5. 前記第4レンズ群が、物体側から順に、正レンズおよび負レンズを接合した接合レンズを有する請求項1から4のいずれか1項記載の撮像レンズ。
  6. 下記条件式を満足する請求項5記載の撮像レンズ。
    41<νd4p−νd4n<58 … (7)
    但し、
    νd4p:前記第4レンズ群の前記正レンズのd線におけるアッベ数
    νd4n:前記第4レンズ群の前記負レンズのd線におけるアッベ数
  7. 前記第2レンズ群が、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に像側に移動し、前記第4レンズ群が、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に物体側に移動する請求項1から6のいずれか1項記載の撮像レンズ。
  8. 前記第5レンズ群が、1つのレンズ成分からなる請求項1から7のいずれか1項記載の撮像レンズ。
  9. 前記第5レンズ群が、物体から順に、負レンズおよび正レンズを接合した接合レンズからなる請求項8記載の撮像レンズ。
  10. 下記条件式を満足する請求項9記載の撮像レンズ。
    30<νd5p<45 … (8)
    但し、
    νd5p:前記第5レンズ群の前記正レンズのd線におけるアッベ数
  11. 下記条件式を満足する請求項1から10のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    −2<f/f5<−0.8 … (9)
    但し、
    f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
    f5:前記第5レンズ群のd線における焦点距離
  12. 下記条件式を満足する請求項1から11のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    1.4<f/f1<2.0 … (10)
    但し、
    f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
    f1:前記第1レンズ群のd線における焦点距離
  13. 下記条件式を満足する請求項1から12のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    −1.35<(1−β2)×β2r+(1−β4)×β4r<−0.02
    … (1−1)
    但し、
    β2:前記第2レンズ群の無限遠に合焦した状態における横倍率
    β2r:前記第2レンズ群より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
    β4:前記第4レンズ群の無限遠に合焦した状態における横倍率
    β4r:前記第4レンズ群より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
  14. 下記条件式を満足する請求項1から13のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    −5.0<(1−β2)×β2r−(1−β4)×β4r<−3.2
    … (2−1)
    但し、
    β2:前記第2レンズ群の無限遠に合焦した状態における横倍率
    β2r:前記第2レンズ群より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
    β4:前記第4レンズ群の無限遠に合焦した状態における横倍率
    β4r:前記第4レンズ群より像側に配置されるレンズ群の無限遠に合焦した状態における合成横倍率
  15. 下記条件式を満足する請求項1から14のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    3.3<TL/BF<5.7 … (3−1)
    但し、
    TL:バックフォーカス分は空気換算長とした場合のレンズ全長
    BF:レンズ系の最も像側のレンズの像側面頂点から像面までの空気換算距離
  16. 下記条件式を満足する請求項1から15のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    0.8<f/f4<1.3 … (4−1)
    但し、
    f:レンズ全系の無限遠に合焦した状態のd線における焦点距離
    f4:前記第4レンズ群のd線における焦点距離
  17. 下記条件式を満足する請求項1から16のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    −0.57<f2/f4<−0.3 … (5−1)
    但し、
    f2:前記第2レンズ群のd線における焦点距離
    f4:前記第4レンズ群のd線における焦点距離
  18. 下記条件式を満足する請求項1から17のいずれか1項記載の撮像レンズ。
    0.66<DL/TL<0.815 … (6−1)
    但し、
    DL:レンズ系の無限遠に合焦した状態における最も物体側の面頂点から最も像側の面頂点までの距離
    TL:バックフォーカス分は空気換算長とした場合のレンズ全長
  19. 下記条件式を満足する請求項5記載の撮像レンズ。
    42<νd4p−νd4n<56 … (7−1)
    但し、
    νd4p:前記第4レンズ群の前記正レンズのd線におけるアッベ数
    νd4n:前記第4レンズ群の前記負レンズのd線におけるアッベ数
  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ことを特徴とする撮像装置。
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