JP2018060003A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、高速な合焦が可能であり、物体距離に依る収差変動が少なく、物体距離全域にわたり高性能の撮像レンズ、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】撮像レンズは、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、正の第３レンズ群Ｇ３からなる。第１レンズ群Ｇ１は、最も物体側から順に連続して、正レンズ、正レンズ、負レンズを有する。第２レンズ群Ｇ２は１枚の負レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は２枚以下のレンズからなる。合焦の際には第２レンズ群Ｇ２のみが移動する。無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２に関する条件式（１）：０．４＜｜ｆ／ｆ２｜＜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に好適な撮像レンズ、ならびに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、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載される撮像レンズとして、インナーフォーカス方式の撮像レンズが用いられている。このような撮像レンズでは、高速に合焦が行え、最短撮影距離ができるだけ短いことが強く要望されている。撮像レンズにおいて、合焦の際に移動するレンズ群（以下、フォーカスレンズ群という）を１枚のレンズのみで構成した場合は、フォーカスレンズ群の小型化および軽量化を図ることができ、高速な合焦が可能となる。例えば下記特許文献１〜５にはフォーカスレンズ群を１枚のレンズで構成したインナーフォーカス方式の撮像レンズが開示されている。

特開２０１３−２３８７４０号公報 特開２０１３−０８８７１８号公報 特開２０１２−２４２６９０号公報 特開２０１３−００３３２４号公報 特開２０１６−１０９７５９号公報

特許文献１〜３に記載された、フォーカスレンズ群が１枚のレンズからなるインナーフォーカス方式の撮像レンズで、合焦の際のフォーカスレンズ群の移動量を抑えるためにフォーカスレンズ群の屈折力を強くしたものでは、物体距離全域にわたり収差補正を十分に行うことが難しく、物体距離に依って収差変動が大きくなってしまう。最短撮影距離が短い場合には、フォーカスレンズ群の移動量がさらに増え、物体距離に依る収差変動を抑えることがより困難となる。なお、特許文献１に記載された、フォーカスレンズ群が１枚のレンズからなり、フォーカスレンズ群の屈折力はそれほど強くないインナーフォーカス方式の撮像レンズは、第１レンズ群が物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとからなるように構成されたものであるが、色収差の補正に改善の余地がある。

また、特許文献４に記載された、開口絞りが第１レンズ群と第２レンズ群の間に位置し、第２レンズ群および第３レンズ群が簡素な構成となっている撮像レンズでは、倍率色収差等の補正が難しく、このタイプのレンズ系も物体距離全域にわたり高い光学性能を維持することが難しい。特許文献５に記載された撮像レンズは、第３レンズ群が３枚のレンズからなり、空気間隔を挟んで凸面同士を対向させた構成を有しているため、より小型化を図ることが望まれる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、小型で、高速な合焦を可能としながら、物体距離に依る収差変動が少なく、物体距離全域にわたり高い光学性能が得られるインナーフォーカス方式の撮像レンズ、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レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、第１レンズ群は、最も物体側から順に連続して、正レンズと、正レンズと、負レンズとを有し、第２レンズ群は、１枚の負レンズからなり、第３レンズ群が有するレンズの枚数は２枚以下であり、合焦の際に第２レンズ群のみが光軸方向に移動し、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．４＜｜ｆ／ｆ２｜＜１．３ （１）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
とする。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（１−１）を満足することが好ましい。
０．５＜｜ｆ／ｆ２｜＜１．２５ （１−１）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
とする。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
０．４＜｜（１−β２^２）×β３^２｜＜１．８ （２）
０．７＜｜（１−β２^２）×β３^２｜＜１．５ （２−１）
ただし、
β２：無限遠物体に合焦した状態での第２レンズ群の近軸横倍率
β３：無限遠物体に合焦した状態での第３レンズ群の近軸横倍率
とする。

本発明の撮像レンズにおいては、第１レンズ群が、物体側から順に、正または負の屈折力を有する前群と、開口絞りと、正の屈折力を有する後群とからなることが好ましい。その際には、前群の最も像側の面は凹面であることが好ましい。また、後群は、少なくとも１枚の負レンズを有することが好ましい。後群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとが接合されてなる接合レンズを有することが好ましい。

後群が上記構成の接合レンズを有する場合、後群が有するこの接合レンズのうち最も像側の接合レンズの最も物体側の面は凹面であることが好ましい。また、後群が上記構成の接合レンズを有する場合、後群が有するこの接合レンズのうち最も像側の接合レンズについて下記条件式（３）を満足することが好ましい。
５＜νＧ１ｂｐ−νＧ１ｂｎ＜７０ （３）
ただし、
νＧ１ｂｐ：第１レンズ群の最も像側の上記接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＧ１ｂｎ：第１レンズ群の最も像側の上記接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

また、後群について下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
１＜ｆ／ｆ１ｂ＜２ （５）
１．４＜ｆ／ｆ１ｂ＜１．９ （５−１）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１ｂ：後群の焦点距離
とする。

本発明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。
５０＜νＧ２＜７５ （４）
ただし、
νｄＧ２：第２レンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

本発明の撮像レンズにおいては、第１レンズ群の物体側から２番目のレンズの像側の面が凹面であることが好ましい。

本発明の撮像レンズにおいては、第２レンズ群の負レンズの像側の面が凹面であることが好ましい。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
０．１＜ｆ／ｆ３＜２ （６）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
とする。

本発明の撮像レンズにおいては、第３レンズ群が、１枚の負レンズと１枚の正レンズとが物体側から順に接合されてなる接合レンズからなることが好ましい。その際に、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
−１０＜νＧ３ｐ−νＧ３ｎ＜５０ （７）
ただし、
νＧ３ｐ：第３レンズ群の上記接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＧ３ｎ：第３レンズ群の上記接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

本発明の撮像レンズにおいては、第３レンズ群の最も像側の面が凸面であることが好ましい。

本発明の撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えたものである。

なお、上記の「〜からなり」、「〜からなる」は、実質的なことを意味するものであり、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、カバーガラス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、および手振れ補正機構等の機構部分等が含まれていてもよい。

なお、上記の「正の屈折力を有する〜群」とは、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〜群」についても同様である。上記の群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、およびレンズの面形状は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。上記の「〜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、上述したレンズの枚数は、構成要素となるレンズの枚数であり、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、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）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。また、上記条件式は全てｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を基準としたものである。

本発明によれば、物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、および正の第３レンズ群からなり、合焦の際に第２レンズ群のみが移動するレンズ系において、各レンズ群の構成を好適に設定し、さらに所定の条件式を満足するようにしているため、小型で、高速な合焦を可能としながら、物体距離に依る収差変動が少なく、物体距離全域にわたり高い光学性能が得られるインナーフォーカス方式の撮像レンズ、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１の撮像レンズの各収差図である。 本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図である。 本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図である。 本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の背面側の斜視図である。

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４は、本発明の実施形態に係る撮像レンズの構成と光路を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１〜４に対応している。図１〜図４では、無限遠物体に合焦している状態を示し、左側が物体側、右側が像側であり、光路については、軸上光束２と最大画角の軸外光束３を示している。図１〜図４に示す例の基本構成や図示方法は同様であるため、以下では主に図１に示す例を参照しながら説明する。

この撮像レンズは、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。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〜Ｌ１６の６枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１の１枚のレンズのみからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３２の２枚のレンズからなる。しかし、本発明においては、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は図１の例と異なるレンズ枚数で構成することも可能である。

なお、図１ではレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に平行平板状の光学部材ＰＰを配置した例を示している。光学部材ＰＰは、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ、その他の各種フィルタ、および／またはカバーガラス等を想定したものである。本発明においては、光学部材ＰＰを図１の例とは異なる位置に配置してもよく、また光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

この撮像レンズは、合焦の際に、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３とは像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２のみが光軸方向に移動するように構成される。図１の例では、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第２レンズ群Ｇ２のみが物体側から像側へ移動するように構成されている。図１の第２レンズ群Ｇ２の下の矢印は、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に第２レンズ群Ｇ２が移動する方向を示している。

第１レンズ群Ｇ１を正の屈折力を有するレンズ群とすることで、第２レンズ群Ｇ２のレンズの外径を小型化することができる。また、第２レンズ群Ｇ２を負の屈折力を有するレンズ群、第３レンズ群Ｇ３を正の屈折力を有するレンズ群とすることで、第２レンズ群Ｇ２の結像倍率を高くすることができ、合焦の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量の短縮化を図ることができる。

第２レンズ群Ｇ２は１枚の負レンズのみからなるように構成される。フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２が１枚のレンズからなるように構成することで、フォーカスユニットの小型化および軽量化が可能になり、高速なオートフォーカスに寄与することができる。

第２レンズ群Ｇ２の負レンズの像側の面は凹面であることが好ましい。このようにした場合は、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間で軸外の光線の高さを上げることが可能となり、像面Ｓｉｍへの軸外主光線の入射角度を小さくすることができる。像面Ｓｉｍは、一般に撮像レンズが撮像装置に搭載された際に撮像素子が配置される面であるから、上記構成によれば効果的に光量を確保することができる。

第１レンズ群Ｇ１は、最も物体側から順に連続して、正レンズと、正レンズと、負レンズとを有するように構成される。最も物体側から正レンズ２枚を連続して配置することで、これら２枚の像側に配置されるレンズの外径を小型化しつつ、バックフォーカスを短くしてレンズ系全長の短縮化に有利となる。さらに最も物体側から順に配置された２枚の正レンズに連続してその像側に負レンズを配置することで、球面収差および色収差の補正に有利となる。

第１レンズ群Ｇ１の物体側から２番目のレンズの像側の面は凹面であることが好ましい。このようにした場合は、非点収差および倍率色収差の補正に有利となる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正または負の屈折力を有する前群Ｇ１ａと、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する後群Ｇ１ｂとからなる態様を採ることが好ましい。第１レンズ群Ｇ１内に開口絞りＳｔを含むことで最も物体側のレンズを小径化することに有利となる。開口絞りＳｔの像側に正の屈折力を有する後群Ｇ１ｂを配置することで、この後群Ｇ１ｂと負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを協働させて歪曲収差および倍率色収差のバランスを取ることが容易となる。また、開口絞りＳｔより物体側に前群Ｇ１ａを配置することで、この前群Ｇ１ａと開口絞りＳｔより像側の後群Ｇ１ｂとを協働させて歪曲収差および倍率色収差のバランスを取ることが容易となるため、第２レンズ群Ｇ２が担う第１レンズ群Ｇ１の残存収差の補正の負担が軽くなり、第２レンズ群Ｇ２を少ないレンズ枚数で構成でき、フォーカスレンズ群の軽量化を実現することができる。また、開口絞りＳｔと最も物体側のレンズが近いことで、この最も物体側のレンズの径が小さくなり、小型化に有利となる。

図１の例では、前群Ｇ１ａはレンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズからなり、後群Ｇ１ｂはレンズＬ１４〜Ｌ１６の３枚のレンズからなり、レンズＬ１３とレンズＬ１４の間に開口絞りＳｔが配置されている。なお、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさおよび／または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。

このように、第１レンズ群Ｇ１を物体側から順に、３枚のレンズと、開口絞りＳｔと、３枚のレンズとからなる構成とした場合は、開口絞りＳｔを挟み物体側と像側で同じレンズ枚数となっており、対称的な構成を作りやすく、諸収差を打ち消しやすいため、高い光学性能の達成に有利となる。仮に、第１レンズ群Ｇ１が内部に開口絞りＳｔを有し、開口絞りＳｔの物体側と像側のいずれか一方を３枚のレンズからなる構成とし、他方を２枚以下のレンズからなる構成とした場合は、上記の開口絞りＳｔの物体側と像側それぞれに３枚のレンズを配置した構成に比べ、歪曲収差および倍率色収差の補正が困難となる。

前群Ｇ１ａの最も像側の面は凹面であることが好ましい。このようにした場合は、球面収差および非点収差の補正に有利となる。また、第１レンズ群Ｇ１内で良好に収差補正することで、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３それぞれが担う収差補正の負担が軽減され、少ないレンズ枚数での構成が可能となり、レンズ系全長の短縮化にも有利となる。

後群Ｇ１ｂは、少なくとも１枚の負レンズを有することが好ましい。このようにした場合は、第１レンズ群Ｇ１内で色収差を良好に補正することが可能となり、色収差の補正に有利となる。

後群Ｇ１ｂは、１枚の負レンズと１枚の正レンズとが接合されてなる接合レンズを有することが好ましい。このようにした場合は、第１レンズ群Ｇ１内で色収差を良好に補正することができる。この撮像レンズは、１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２のみを移動させて合焦を行うため、第１レンズ群Ｇ１内で色収差が抑えられていることが重要である。

後群Ｇ１ｂが上記構成の接合レンズを有する場合、後群Ｇ１ｂが有する上記構成の接合レンズのうち最も像側の接合レンズの最も物体側の面は凹面であることが好ましい。このようにした場合は、球面収差および非点収差の補正に有利となる。また、第１レンズ群Ｇ１内で良好に収差補正することで、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３それぞれが担う収差補正の負担が軽減され、少ないレンズ枚数での構成が可能となり、レンズ系全長の短縮化にも有利となる。

第３レンズ群Ｇ３が有するレンズの枚数は２枚以下となるように構成される。これにより、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２の移動スペースを確保しつつ、バックフォーカスも確保することができる。また、レンズ系の小型化に有利となる。

第３レンズ群Ｇ３は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとが物体側から順に接合されてなる接合レンズからなるように構成することが好ましい。このようにした場合は、倍率色収差および像面湾曲の補正に有利となる。また、このようにした場合、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズが負レンズとなるため、合焦の際に移動する第２レンズ群Ｇ２の負レンズで収差補正の負担を軽減することができ、合焦の際の収差変動の抑制に有利となり、物体距離全域にわたり高い光学性能を達成することが容易となる。

第３レンズ群Ｇ３の最も像側の面は凸面であるように構成してもよい。このようにした場合は、像面Ｓｉｍへの軸外主光線の入射角度の抑制に有利となり、結像領域の周辺部まで効率的に光量を確保できる。

この撮像レンズは、下記条件式（１）を満足するように構成される。
０．４＜｜ｆ／ｆ２｜＜１．３ （１）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
とする。

条件式（１）を満足することで、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を適切な範囲に収めることができるので、合焦に伴う収差変動の抑制および小型化に有利となる。条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が弱くなりすぎないため、合焦の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量を抑えることができ、レンズ系全長の短縮化に有利となる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が強くなりすぎないため、物体距離に依る収差変動を少なくでき、物体距離全域にわたり性能を維持することが容易となる。また、このため、収差補正に必要なレンズ枚数を抑えることができ、小型化に有利となる。

条件式（１）に関する効果を高めるためには下記条件式（１−１）を満足することが好ましい。
０．５＜｜ｆ／ｆ２｜＜１．２５ （１−１）

また、この撮像レンズは下記条件式（２）を満足することが好ましい。
０．４＜｜（１−β２^２）×β３^２｜＜１．８ （２）
ただし、
β２：無限遠物体に合焦した状態での第２レンズ群の近軸横倍率
β３：無限遠物体に合焦した状態での第３レンズ群の近軸横倍率
とする。

条件式（２）は、フォーカスレンズ群の移動量に対するピント位置の移動量に関する式であり、いわばピントの敏感度を規定するものである。条件式（２）の下限以下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の移動量を抑えることができ、レンズ系全体の小型化、および最短撮影距離の短縮化に有利となる。条件式（２）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の屈折力が強くなりすぎないため、合焦の際の諸収差の変動、特に、像面湾曲の変動を抑えることが容易となる。

条件式（２）に関する効果を高めるためには下記条件式（２−１）を満足することが好ましい。
０．７＜｜（１−β２^２）×β３^２｜＜１．５ （２−１）

また、第１レンズ群Ｇ１が上記の後群Ｇ１ｂを有し、この後群Ｇ１ｂが１枚の負レンズと１枚の正レンズとが接合されてなる接合レンズを有する場合、後群Ｇ１ｂが有する上記構成の接合レンズのうち最も像側の接合レンズについて下記条件式（３）を満足することが好ましい。
５＜νＧ１ｂｐ−νＧ１ｂｎ＜７０ （３）
ただし、
νＧ１ｂｐ：第１レンズ群の最も像側の上記接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＧ１ｂｎ：第１レンズ群の最も像側の上記接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

条件式（３）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での倍率色収差および軸上色収差の補正不足を防ぐことができ、高い光学性能の達成に有利となる。条件式（３）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での倍率色収差および軸上色収差の補正過剰を防ぐことができ、高い光学性能の達成に有利となる。

条件式（３）に関する効果を高めるためには下記条件式（３−１）を満足することが好ましい。
５＜νＧ１ｂｐ−νＧ１ｂｎ＜２０ （３−１）

また、この撮像レンズは、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
５０＜νＧ２＜７５ （４）
ただし、
νｄＧ２：第２レンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、合焦による色収差の変動を抑えることができ、物体距離全域にわたり高い光学性能を維持するのに有利となる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１で発生する倍率色収差を補正することが容易となる。

また、この撮像レンズは、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
１＜ｆ／ｆ１ｂ＜２ （５）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１ｂ：後群の焦点距離
とする。

第２レンズ群Ｇ２の物体側直前に位置する後群Ｇ１ｂの屈折力を条件式（５）を満足するように保つことによって、各群の屈折力のバランスをとって第２レンズ群Ｇ２の屈折力を適切な範囲に収めることが容易となり、小型化を図りつつ、物体距離に依る収差変動を抑えることが容易となる。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の負の屈折力が弱くなりすぎないため、物体距離の変動に応じて合焦する際の第２レンズ群Ｇ２の移動量を抑えることができ、高速なオートフォーカス、およびレンズ系全長の短縮化に有利となる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が強くなりすぎないため、物体距離に依る収差変動を抑えることに有利となる。

条件式（５）に関する効果を高めるためには下記条件式（５−１）を満足することが好ましい。
１．４＜ｆ／ｆ１ｂ＜１．９ （５−１）

また、この撮像レンズは、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
０．１＜ｆ／ｆ３＜２ （６）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
とする。

条件式（６）を満足するように第３レンズ群Ｇ３の屈折力を強めることで、第２レンズ群Ｇ２の倍率を高めることができ、合焦の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量の短縮化に有利となる。これにより、高速オートフォーカスの実現に貢献でき、また、レンズ系全長の短縮化にも繋がる。条件式（６）の下限以下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の移動量を抑えることができ、高速オートフォーカス、およびレンズ系全長の短縮化に有利となる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることで、第３レンズ群Ｇ３での球面収差および像面湾曲の発生量を抑えることができる。

条件式（６）に関する効果を高めるためには下記条件式（６−１）を満足することが好ましい。
０．１＜ｆ／ｆ３＜１．５ （６−１）

また、第３レンズ群Ｇ３が、１枚の負レンズと１枚の正レンズとが物体側から順に接合されてなる接合レンズからなるように構成されている場合、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
−１０＜νＧ３ｐ−νＧ３ｎ＜５０ （７）
ただし、
νＧ３ｐ：第３レンズ群の上記接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＧ３ｎ：第３レンズ群の上記接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差の補正が容易となる。条件式（７）の上限以上とならないようにすることで、色収差の補正が過剰となるのを防ぎ良好に色収差を補正することができる。条件式（７）を満足することで、補正のために第３レンズ群Ｇ３のレンズ枚数を増加させることなく、色収差の補正、特に倍率色収差の補正が容易となる。仮に、レンズ枚数が増加すると、構成が複雑となり、レンズ系全長の短縮化の妨げにもなってしまう。

条件式（７）に関する効果を高めるためには下記条件式（７−１）を満足することが好ましい。
−１０＜νＧ３ｐ−νＧ３ｎ＜３０ （７−１）

上記の各レンズ群は例えば以下のように構成することができる。前群Ｇ１ａは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負レンズとからなるように構成することができる。前群Ｇ１ａの各レンズは全て接合されていない単レンズとしてもよい。後群Ｇ１ｂは、物体側から順に、１枚の単レンズと、物体側から順に両凹レンズおよび両凸レンズが接合されてなる接合レンズとからなるように構成することができる。第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた負レンズからなるように構成してもよい。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に負レンズと正レンズが接合されてなり、接合面が物体側に凸面を向けた接合レンズからなるように構成することができる。

なお、上述し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。

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構成は図１に示したものであり、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは一部重複説明を省略する。実施例１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Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群Ｇ１ａと、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する後群Ｇ１ｂとからなる。無限遠物体から近距離物体への合焦の際には第２レンズ群Ｇ２のみが物体側から像側へ移動する。

前群Ｇ１ａはレンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズからなり、後群Ｇ１ｂはレンズＬ１４〜Ｌ１６の３枚のレンズからなり、レンズＬ１３とレンズＬ１４の間に開口絞りＳｔが配置されている。第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１の１枚のレンズのみからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３２の２枚のレンズからなる。レンズＬ１５とレンズＬ１６は互いに接合されている。レンズＬ３１とレンズＬ３２は互いに接合されている。その他のレンズは接合されていない単レンズである。

実施例１の撮像レンズの基本レンズデータを表１に、諸元と可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。表１の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の面に面番号を付した場合の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。表１の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５８７．６ｎｍ）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線基準のアッベ数を示す。

ここで、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。表１には開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも合わせて示している。表１では、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。Ｄｉの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。表１では合焦の際に変化する可変面間隔については、ＤＤ［ ］という記号を用い、［ ］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤｉの欄に記入している。

表２に、全系の焦点距離ｆ’、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、および合焦の際の可変面間隔の値をｄ線基準で示す。表２では、無限遠物体に合焦した状態の各値を「無限遠」と表記した欄に示し、物体距離が１ｍの物体に合焦した状態の各値を「１ｍ」と表記した欄に示している。

また、表１では、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３に、実施例１の各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＝３、４、５、…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

各表のデータにおいて、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。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５に実施例１の撮像レンズの各収差図を示す。各収差図では「無限遠」と付した上段に無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示し、「１ｍ」と付した下段に物体距離が１ｍの物体に合焦した状態での各収差図を示している。また、各収差図では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、および倍率色収差（倍率の色収差）を示す。球面収差図では、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、およびｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に関する収差をそれぞれ黒の実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線に関する収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線に関する収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線、およびｇ線に関する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の説明で述べた各データの記号、意味、および記載方法は、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ので、以下では重複説明を省略する。

［実施例２］
実施例２の撮像レンズのレンズ構成は図２に示したものである。実施例２の撮像レンズの群構成、合焦の際に移動するレンズ群とその移動方向、および各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを表４に、諸元と可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、各収差図を図６に示す。

［実施例３］
実施例３の撮像レンズのレンズ構成は図３に示したものである。実施例３の撮像レンズは、前群Ｇ１ａが負の屈折力を有する点が実施例１のものと異なるが、その他の群構成、合焦の際に移動するレンズ群とその移動方向、および各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを表７に、諸元と可変面間隔を表８に、非球面係数を表９に、各収差図を図７に示す。

［実施例４］
実施例４の撮像レンズのレンズ構成は図４に示したものである。実施例４の撮像レンズの群構成、合焦の際に移動するレンズ群とその移動方向、および各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例４の撮像レンズの基本レンズデータを表１０に、諸元と可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に、各収差図を図８に示す。

表１３に実施例１〜４の撮像レンズの条件式（１）〜（７）の対応値と、各レンズ群の焦点距離を示す。表１３において、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆ１ａは前群Ｇ１ａの焦点距離である。表１３に示す値はｄ線を基準とするものである。

以上のデータからわかるように、実施例１〜４の撮像レンズは、Ｆナンバーが２．３以下という小さな値であり、全系を構成するレンズ枚数は９枚という極力少ないレンズ枚数であり、小型に構成され、フォーカスレンズ群が１枚のレンズのみからなり高速な合焦が可能であり、物体距離に依る収差変動が少なく、物体距離全域にわたり各収差が良好に補正されて高い光学性能が実現されている。

次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図９Ａおよび図９Ｂに本発明の一実施形態に係る撮像装置であるカメラ３０の外観図を示す。図９Ａはカメラ３０を正面側から見た斜視図を示し、図９Ｂ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。交換レンズ２０は、本発明の実施形態に係る撮像レンズ１を鏡筒内に収納したものである。

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、撮像された画像および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。

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（Charge Coupled Device）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３０では、シャッターボタン３２を押すことにより静止画または動画の撮影が可能であり、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、および非球面係数は、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、本発明の撮像装置も、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、一眼レフ形式のカメラ、フィルムカメラ、および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 軸外光束
２０ 交換レンズ
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
３４、３５ 操作部
３６ 表示部
３７ マウント
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１ａ 前群
Ｇ１ｂ 後群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
１１〜Ｌ１６、Ｌ２１、Ｌ３１〜Ｌ３２ 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、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
   前記第１レンズ群は、最も物体側から順に連続して、正レンズと、正レンズと、負レンズとを有し、
   前記第２レンズ群は、１枚の負レンズからなり、
   前記第３レンズ群が有するレンズの枚数は２枚以下であり、
   合焦の際に前記第２レンズ群のみが光軸方向に移動し、
   下記条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０．４＜｜ｆ／ｆ２｜＜１．３ （１）
   ただし、
   ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
   とする。
2. 前記第１レンズ群が、物体側から順に、正または負の屈折力を有する前群と、開口絞りと、正の屈折力を有する後群とからなる請求項１記載の撮像レンズ。
3. 下記条件式（２）を満足する請求項１または２記載の撮像レンズ。
   ０．４＜｜（１−β２^２）×β３^２｜＜１．８ （２）
   ただし、
   β２：無限遠物体に合焦した状態での前記第２レンズ群の近軸横倍率
   β３：無限遠物体に合焦した状態での前記第３レンズ群の近軸横倍率
   とする。
4. 前記後群が、少なくとも１枚の負レンズを有する請求項２記載の撮像レンズ。
5. 前記後群が、１枚の負レンズと１枚の正レンズとが接合されてなる接合レンズを有する請求項２記載の撮像レンズ。
6. 前記後群が有する前記接合レンズのうち最も像側の前記接合レンズについて下記条件式（３）を満足する請求項５記載の撮像レンズ。
   ５＜νＧ１ｂｐ−νＧ１ｂｎ＜７０ （３）
   ただし、
   νＧ１ｂｐ：前記第１レンズ群の最も像側の前記接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
   νＧ１ｂｎ：前記第１レンズ群の最も像側の前記接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
   とする。
7. 下記条件式（４）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。
   ５０＜νＧ２＜７５ （４）
   ただし、
   νｄＧ２：前記第２レンズ群の前記負レンズのｄ線基準のアッベ数
   とする。
8. 前記第１レンズ群の物体側から２番目のレンズの像側の面が凹面である請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
9. 前記前群の最も像側の面が凹面である請求項２、４、５、および６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
10. 前記後群が有する前記接合レンズのうち最も像側の前記接合レンズの最も物体側の面は凹面である請求項５または６記載の撮像レンズ。
11. 下記条件式（５）を満足する請求項２、４、５、６、９および１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    １＜ｆ／ｆ１ｂ＜２ （５）
    ただし、
    ｆ１ｂ：前記後群の焦点距離
    とする。
12. 前記第２レンズ群の前記負レンズの像側の面が凹面である請求項１から１１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
13. 下記条件式（６）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。
    ０．１＜ｆ／ｆ３＜２ （６）
    ただし、
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    とする。
14. 前記第３レンズ群が、１枚の負レンズと１枚の正レンズとが物体側から順に接合されてなる接合レンズからなる請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
15. 下記条件式（７）を満足する請求項１４記載の撮像レンズ。
    −１０＜νＧ３ｐ−νＧ３ｎ＜５０ （７）
    ただし、
    νＧ３ｐ：前記第３レンズ群の前記接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
    νＧ３ｎ：前記第３レンズ群の前記接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
    とする。
16. 前記第３レンズ群の最も像側の面が凸面である請求項１から１５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
17. 下記条件式（１−１）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。
    ０．５＜｜ｆ／ｆ２｜＜１．２５ （１−１）
18. 下記条件式（２−１）を満足する請求項３記載の撮像レンズ。
    ０．７＜｜（１−β２^２）×β３^２｜＜１．５ （２−１）
19. 下記条件式（５−１）を満足する請求項１１記載の撮像レンズ。
    １．４＜ｆ／ｆ１ｂ＜１．９ （５−１）
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。