JP2019053236A - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影距離によらず最大画角の主光線の像面への入射角が小さく、合焦による画角変動が小さく、製品外径が小さく、高性能の撮像レンズ、及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、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳｔ、正の第２レンズ群Ｇ２からなる。遠距離物体から近距離物体への合焦時に、第１レンズ群Ｇ１は不動であり、開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２が一体的に物体側へ移動する。全系の焦点距離、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、第２レンズ群Ｇ２の主点位置、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、バックフォーカス等に関する所定の条件式を満足する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズ及び撮像装置に関し、特に、ＦＡ（ｆａｃｔｏｒｙ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用カメラ、ＭＶ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ）用カメラ、デジタルカメラ、監視用カメラ、車載用カメラ、及びシネマ用カメラ等に好適な撮像レンズ、並びにこの撮像レンズを備えた撮像装置に関する。

ＭＶ用カメラ等では合焦機能を有する撮像レンズが用いられている。従来知られている合焦機能を有する結像レンズとして、例えば下記特許文献１〜３に記載のものが挙げられる。特許文献１〜３には、リアフォーカス式のレトロフォーカス型のレンズ系が記載されている。

特開２００３−２０２４９３号公報 特開平９−４３５１２号公報 特開平８−１６６５３７号公報

近年の上記カメラでは撮像レンズとＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を組み合わせた構成が一般的である。このような構成では周辺光量の低下を抑制するため等の理由から、撮影距離によらず最大画角の主光線の像面への入射角が小さい撮像レンズが要望されている。また、上記カメラでは、合焦による画角変動が小さいことも要求されている。さらに、カメラボディと撮像レンズを接合するマウント部分の規格を考慮して、製品外径を小さく構成することが可能な撮像レンズが求められている。

しかしながら、特許文献１、２に記載のレンズ系は、撮像レンズの製品外径を小さくすることが困難である。特許文献３に記載のレンズ系は、最大画角の主光線の像面への入射角が十分小さいとは言えない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、撮影距離によらず最大画角の主光線の像面への入射角が小さく、合焦による画角変動が小さく、製品外径を小さく構成することが可能であり、良好な性能を有する撮像レンズ、及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。

上記課題を解決するために、本発明の撮像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、遠距離物体から近距離物体への合焦時に、第１レンズ群は像面に対して固定されており、開口絞りと第２レンズ群とが一体的に物体側へ移動し、無限遠物体に合焦した状態において、全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、開口絞りから第２レンズ群の物体側主点までの光軸方向の距離をｓＨ、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第１レンズ群の最も物体側のレンズ面での近軸軸上光線の高さをｈ１、第１レンズ群の最も像側のレンズ面での近軸軸上光線の高さをｈ２、空気換算距離での全系のバックフォーカスをＢｆとした場合、
−０．１＜ｆ／ｆ１＜０．１ （１）
０．８＜ｓＨ／ｆ２＜１．２ （２）
０．３＜ｈ１／ｈ２＜１ （３）
１．４＜ｆ／（Ｂｆ×（ｈ１／ｈ２））＜２．５ （４）
で表される条件式（１）、（２）、（３）、（４）全てを満足する。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（１−１）、（２−１）、（３−１）、（４−１）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
−０．０６＜ｆ／ｆ１＜０．０６ （１−１）
０．８５＜ｓＨ／ｆ２＜１．１ （２−１）
０．３５＜ｈ１／ｈ２＜０．８ （３−１）
１．５５＜ｆ／（Ｂｆ×（ｈ１／ｈ２））＜２ （４−１）

本発明の撮像レンズにおいては、無限遠物体に合焦した状態において、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸上の間隔をｄ、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面より物体側を負方向として、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から第２レンズ群の物体側焦点までの光軸上の空気換算距離をＦｆ２とした場合、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。
−１．２＜Ｆｆ２／ｄ＜０ （５）
−１．１＜Ｆｆ２／ｄ＜０ （５−１）

本発明の撮像レンズにおいては、無限遠物体に合焦した状態において、最も物体側のレンズ面から第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をｄＧ１、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と上記Ｂｆとの和をＴＴＬとした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましく、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
０．２＜ｄＧ１／ＴＴＬ＜０．５ （６）
０．２５＜ｄＧ１／ＴＴＬ＜０．４ （６−１）

本発明の撮像レンズにおいては、最も物体側のレンズ及び物体側から２番目のレンズの少なくとも一方のレンズのｄ線基準のアッベ数が４０より大きいことが好ましく、さらに８５より小さいことが好ましい。

本発明の撮像レンズにおいては、無限遠物体に合焦した状態において、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と上記Ｂｆとの和をＴＴＬ、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸上の間隔をｄとした場合、下記条件式（７）を満足することが好ましく、下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
４＜ＴＴＬ／ｄ＜９ （７）
４．５＜ＴＴＬ／ｄ＜８．５ （７−１）

本発明の撮像レンズにおいては、無限遠物体に合焦した状態において、最も物体側のレンズ面から第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をｄＧ１、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸上の間隔をｄとした場合、下記条件式（８）を満足することが好ましく、下記条件式（８−１）を満足することがより好ましい。
１＜ｄＧ１／ｄ＜４ （８）
１．４＜ｄＧ１／ｄ＜３．５ （８−１）

本発明の撮像レンズにおいては、無限遠物体に合焦した状態において、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸上の間隔をｄとした場合、このｄと上記Ｂｆに関して下記条件式（９）を満足することが好ましく、下記条件式（９−１）を満足することがより好ましい。
０．５＜Ｂｆ／ｄ＜３ （９）
０．７＜Ｂｆ／ｄ＜２ （９−１）

本発明の撮像レンズにおいては、第１レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを含むことが好ましい。

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、本明細書の「〜からなり」は、実質的な構成を有しているという意味で用いており、構成要素として挙げたもの以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、及びカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、及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ことを意図する。

なお、本明細書において、「正の屈折力を有する〜群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に、「負の屈折力を有する〜群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。屈折力の符号は、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。「レンズ群」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。「全系」は、撮像レンズ全体を意味する。「バックフォーカス」は、最も像側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離である。上記条件式は全て、無限遠物体に合焦した状態において、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））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、第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群からなるレンズ系において、合焦時の挙動を好適に設定し、所定の条件式を満足することによって、撮影距離によらず最大画角の主光線の像面への入射角が小さく、合焦による画角変動が小さく、製品外径を小さく構成可能であり、良好な性能を有する撮像レンズ、及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。

本発明の一実施形態に係る撮像レンズ（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。 アフォーカル系の第１レンズ群と像側テレセントリックの第２レンズ群とからなる光学系の概念図である。 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。 本発明の実施例５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概略的な構成図である。

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に本発明の一実施形態に係る撮像レンズの構成と光路の断面図を示す。図１に示す例は後述の実施例１の撮像レンズに対応している。図１では、左側が物体側、右側が像側であり、光路として軸上光束２と最大画角の光束３の光路を示している。図１では、「無限遠」と付した上段に無限遠物体に合焦した状態を示し、「０．１ｍ」と付した下段に物体距離が０．１ｍ（メートル）の近距離物体に合焦した状態を示している。なお、物体距離とは、最も物体側のレンズ面から物体までの光軸Ｚ上の距離である。

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、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。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。

図１の例では、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１１〜Ｌ１４の４枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚のレンズからなる。

なお、図１では最も像側のレンズと像面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が、光学部材ＰＰは図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。光学部材ＰＰは、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタなどの各種フィルタやカバーガラス等を想定したものである。

この撮像レンズは、遠距離物体から近距離物体への合焦時に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対して固定されており、開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とが一体的に物体側へ移動する。すなわち、この撮像レンズはリアフォーカス式のレンズ系であり、合焦時に移動するレンズ群（以下、フォーカスレンズ群という）は開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とからなる。合焦時に上記のように開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とを移動させることによって、合焦による軸外収差の変動を抑制することができる。図１の開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２の下の括弧と左方向を向く矢印は、遠距離物体から近距離物体への合焦時に、開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とが一体的に物体側へ移動することを意味する。

この撮像レンズは、下記条件式（１）〜（４）全てを満足するように構成されている。
−０．１＜ｆ／ｆ１＜０．１ （１）
０．８＜ｓＨ／ｆ２＜１．２ （２）
０．３＜ｈ１／ｈ２＜１ （３）
１．４＜ｆ／（Ｂｆ×（ｈ１／ｈ２））＜２．５ （４）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
ｓＨ：開口絞りから第２レンズ群の物体側主点までの光軸方向の距離、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、
ｈ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズ面での近軸軸上光線の高さ、
ｈ２：第１レンズ群の最も像側のレンズ面での近軸軸上光線の高さ、
Ｂｆ：空気換算距離での全系のバックフォーカス
であり、上記条件式で用いている記号はいずれも無限遠物体に合焦した状態におけるものである。図１に第２レンズ群Ｇ２の物体側主点Ｈを示す。ここで、ｓＨの符号は、第２レンズ群Ｇ２の物体側主点Ｈが開口絞りＳｔより像側にある場合を正、物体側にある場合を負としている。なお、ｈ１、ｈ２については「光学技術シリーズ１ レンズ設計法」（松居吉哉著、共立出版）のｐｐ．１９、（２．１０）〜（２．１２）式による近軸光線追跡における定義に準ずる。

条件式（１）を満足することによって、第１レンズ群Ｇ１を略アフォーカル系の構成にすることができる。条件式（２）を満足することによって、第２レンズ群Ｇ２を像側テレセントリック性の高い構成にすることができる。

ここで、理解を容易にするために、第１レンズ群Ｇ１がアフォーカル系に構成され、第２レンズ群Ｇ２が像側テレセントリックに構成され、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に開口絞りＳｔが配置された光学系について図２を参照しながら説明する。図２は、上記光学系を概念的に示した図である。図２に示す光学系では、第１レンズ群Ｇ１はアフォーカル系であるから、物体側から第１レンズ群Ｇ１へ入射した主光線３ｃの光軸Ｚとのなす角の正接（ｔａｎｇｅｎｔ）と、第１レンズ群Ｇ１から像側へ射出された主光線３ｃの光軸Ｚとのなす角の正接（ｔａｎｇｅｎｔ）は、入射側の角度によらず比例の関係になる。第１レンズ群Ｇ１から射出された主光線３ｃは開口絞りＳｔと光軸との交点を通り、第２レンズ群Ｇ２へ入射する。第２レンズ群Ｇ２は像側テレセントリックに構成されているから、主光線３ｃが画角内の光線であれば第２レンズ群Ｇ２に入射する主光線３ｃの画角に関わらず、第２レンズ群Ｇ２から射出される主光線３ｃは光軸Ｚに平行となる。すなわち、図２に示す光学系では、主光線３ｃの像面Ｓｉｍへの入射角は必ず０度となる。

図２に示す光学系において、像側から物体側へ主光線３ｃを逆追跡してみればわかるように、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｓｉｍの間で主光線３ｃは光軸Ｚに平行であるから、フォーカスレンズ群が光軸方向に移動しても、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の主光線３ｃの光軸Ｚとのなす角は不変であり、したがって、第１レンズ群Ｇ１より物体側の主光線３ｃの光軸Ｚとのなす角も不変である。すなわち、フォーカスレンズ群が移動しても、画角は不変である。

本実施形態の撮像レンズでは、条件式（１）及び（２）を満足することによって、図２の光学系、又は図２の光学系に非常に近い光学系を実現することができる。したがって、条件式（１）及び（２）を満足することによって、撮影距離によらず最大画角の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角が小さくなるように抑制することができ、また、合焦による画角変動が小さくなるように抑制することができる。

なお、条件式（１）に代えて下記条件式（１−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。また、条件式（２）に代えて下記条件式（２−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．０６＜ｆ／ｆ１＜０．０６ （１−１）
０．８５＜ｓＨ／ｆ２＜１．１ （２−１）

撮像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に不動の第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる群構成を採っている。この群構成と条件式（３）を満足する構成とを兼備することによって、広角なレンズ系でバックフォーカスを確保するのに有利となり、また、フォーカスレンズ群に入射する最大画角の主光線の光軸Ｚとのなす角が小さくなるため非点収差の変動を抑えることができる。

第１レンズ群Ｇ１がアフォーカル光学系の場合は、条件式（３）のｈ１／ｈ２は第１レンズ群Ｇ１のアフォーカル倍率に相当する。条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズ群Ｇ１に入射する光線と第１レンズ群Ｇ１から射出する光線との角度変化が急激になりすぎるのを防ぐことができ、収差の発生を抑制することができる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、フォーカスレンズ群に入射する最大画角の主光線の光軸Ｚとのなす角が小さくなるため、非点収差の変動を抑えることができる。なお、条件式（３）に代えて下記条件式（３−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．３５＜ｈ１／ｈ２＜０．８ （３−１）

条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、製品外径を小さく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によって、Ｆナンバーを小さくしつつバックフォーカスを確保するのが容易となる。なお、条件式（４）に代えて下記条件式（４−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１．５５＜ｆ／（Ｂｆ×（ｈ１／ｈ２））＜２ （４−１）

第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも２枚の負レンズを含むことが好ましい。このようにした場合は、歪曲収差、及び倍率色収差の発生を抑えることが容易となる。

最も物体側のレンズ及び物体側から２番目のレンズの少なくとも一方のレンズのｄ線基準のアッベ数が４０より大きいことが好ましい。このようにした場合は、倍率色収差の発生を抑制することができる。さらに、最も物体側のレンズ及び物体側から２番目のレンズの少なくとも一方のレンズのｄ線基準のアッベ数が４０より大きく、かつ、８５より小さいことがより好ましい。現存する光学材料の中からアッベ数が８５より小さい光学材料を選択することによって、上記レンズの屈折率が低くなりすぎないため、歪曲収差の補正に有利となる。

また、この撮像レンズは、下記条件式（５）〜（１２）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
−１．２＜Ｆｆ２／ｄ＜０ （５）
０．２＜ｄＧ１／ＴＴＬ＜０．５ （６）
４＜ＴＴＬ／ｄ＜９ （７）
１＜ｄＧ１／ｄ＜４ （８）
０．５＜Ｂｆ／ｄ＜３ （９）
１＜Ｂｆ／（ｆ×ｔａｎ（ωｍａｘ））＜３ （１０）
０＜（ｆ×ｔａｎ（ωｍａｘ））／ｄ＜１．１ （１１）
８＜ＴＴＬ／（ｆ×ｔａｎ（ωｍａｘ））＜１１ （１２）
ただし、
Ｆｆ２：第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から第２レンズ群の物体側焦点までの光軸上の空気換算距離、
ｄ：第１レンズ群と第２レンズ群との光軸上の間隔、
ｄＧ１：最も物体側のレンズ面から第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、
ＴＴＬ：最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と上記Ｂｆとの和
ωｍａｘ：最大半画角
であり、上記条件式で用いている記号はいずれも無限遠物体に合焦した状態におけるものである。Ｆｆ２の符号は、第２レンズ群Ｇ２の物体側焦点が第２レンズ群の最も物体側のレンズ面より像側にある場合を正、物体側にある場合を負としている。ωｍａｘは、最大全画角の半値である。図２の例では、レンズＬ１１より物体側における、最大画角の光束３中の一点鎖線で示す主光線と光軸Ｚとのなす角がωｍａｘに相当する。

以下に、上記の各条件式について説明する。条件式（５）のＦｆ２は、第２レンズ群Ｇ２のフロントフォーカスに相当する。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞りＳｔを配置したレンズ系において、条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、最大画角の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角がマイナス側及びプラス側の一方の大きな値をとることがなく、また、条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、最大画角の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角が上記の他方の大きな値をとることがないため、像側テレセントリック性を確保することが可能となる。なお、下記条件式（５−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
−１．１＜Ｆｆ２／ｄ＜０ （５−１）

条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズ群Ｇ１のアフォーカル倍率を確保するのに有利となる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、第２レンズ群Ｇ２に入射する軸外光線の高さを確保することができ、また、フォーカスレンズ群の移動量を確保することができる。なお、下記条件式（６−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．２５＜ｄＧ１／ＴＴＬ＜０．４ （６−１）

条件式（７）の下限以下とならないようにすることによって、良好な収差補正に要するレンズ系の光軸方向の長さを確保することができる。条件式（７）の上限以上とならないようにすることによって、レンズ系全長が長くなりすぎてレンズ径が大きくなるのを防ぐことができる。また、条件式（７）の上限以上とならないようにすることによって、フォーカスレンズ群の移動量を確保することができる。なお、下記条件式（７−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
４．５＜ＴＴＬ／ｄ＜８．５ （７−１）

条件式（８）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズ群Ｇ１のアフォーカル倍率を確保するのに有利となる。条件式（８）の上限以上とならないようにすることによって、フォーカスレンズ群の移動量を確保することができる。なお、下記条件式（８−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１．４＜ｄＧ１／ｄ＜３．５ （８−１）

条件式（９）の下限以下とならないようにすることによって、撮像レンズと撮像素子との間隔を確保でき、撮像装置におけるメカ構造を構成することが容易となる。条件式（９）の上限以上とならないようにすることによって、フォーカスレンズ群の移動量を確保することができる。なお、下記条件式（９−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．７＜Ｂｆ／ｄ＜２ （９−１）

条件式（１０）の下限以下とならないようにすることによって、撮像レンズと撮像素子との間隔を確保でき、マウント部のメカ構造を構成することが容易となる。条件式（１０）の上限以上とならないようにすることによって、レンズ系全長が長くなりすぎるのを防ぐことができる。

条件式（１１）の下限については、ｆ、ｔａｎωｍａｘ、ｄが正の値をとるため０＜（ｆ×ｔａｎ（ωｍａｘ））／ｄとなる。条件式（１１）の上限以上とならないようにすることによって、フォーカスレンズ群の移動量を確保することができる。

条件式（１２）の下限以下とならないようにすることによって、十分なバックフォーカスとフォーカスレンズ群の移動量を確保するのに有利となる。条件式（１２）の上限以上とならないようにすることによって、レンズ系全長が長くなりすぎることがないため、最も物体側のレンズの有効径もしくは最も像側のレンズの有効径を抑えることができ、撮像レンズの製品外径を小さくすることに有利となる。

上述した好ましい構成及び可能な構成は、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。本実施形態によれば、撮影距離によらず最大画角の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角が小さく、合焦による画角変動が小さく、製品外径を小さく構成可能であり、良好な性能を有する撮像レンズを実現することが可能である。なお、「主光線の像面Ｓｉｍへの入射角」とは、主光線と、像面Ｓｉｍの法線とがなす角である。また、ここでいう「最大画角の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角が小さく」とは、像面Ｓｉｍの垂線と最大画角の主光線とのなす角が−５度〜＋５度の範囲内にあることを意味する。

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とおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例１の撮像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。遠距離物体から近距離物体への合焦時に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対して固定されており、開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とが一体的に物体側へ移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１１〜Ｌ１４の４枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚のレンズからなる。

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において、面番号の欄には最も物体側の面を第１面とし像側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。また、Ｎｄの欄には各構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））に対する屈折率を示し、νｄの欄には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。

表１では、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、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及び光学部材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。表１のＤ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Ｄの欄に記入している。

表２に、無限遠物体に合焦した状態の全系の焦点距離ｆ、物体距離が０．１ｍ（メートル）の物体に合焦した状態の全系の焦点距離ｆｎｅａｒ、無限遠物体に合焦した状態の空気換算距離での全系のバックフォーカスＢｆを示す。また、表２に無限遠物体に合焦した状態と物体距離が０．１ｍ（メートル）の物体に合焦した状態の、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、及び可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。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０．１ｍ（メートル）の物体に合焦した状態の各値を「０．１ｍ」と表記した欄に示す。

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、非球面の面番号と各非球面に関する非球面係数を示す。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、…）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ×Ｃ^２×ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ×ｈ^ｍ
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
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。

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（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又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７に実施例１の撮像レンズの各収差図を示す。図７では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、及び倍率色収差を示す。図７では「無限遠」と付した上段に無限遠物体に合焦した状態のものを示し、「０．１ｍ」と付した下段に物体距離が０．１ｍ（メートル）の物体に合焦した状態のものを示す。球面収差図では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、及びｇ線（波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル））における収差をそれぞれ黒の実線、長破線、短破線、及び二点鎖線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線、及びｇ線における収差をそれぞれ長破線、短破線、及び二点鎖線で示す。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。

上述した実施例１の撮像レンズに関する各データの記号、意味、記載方法、及び図示方法は、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の撮像レンズの断面図を図３に示す。実施例２の撮像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。遠距離物体から近距離物体への合焦時に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対して固定されており、開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とが一体的に物体側へ移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１１〜Ｌ１５の５枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚のレンズからなる。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８に示す。

［実施例３］
実施例３の撮像レンズの断面図を図４に示す。実施例３の撮像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。遠距離物体から近距離物体への合焦時に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対して固定されており、開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とが一体的に物体側へ移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１１〜Ｌ１７の７枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚のレンズからなる。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９に示す。

［実施例４］
実施例４の撮像レンズの断面図を図５に示す。実施例４の撮像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。遠距離物体から近距離物体への合焦時に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対して固定されており、開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とが一体的に物体側へ移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズからなる。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、各収差図を図１０に示す。

［実施例５］
実施例５の撮像レンズの断面図を図６に示す。実施例５の撮像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。遠距離物体から近距離物体への合焦時に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対して固定されており、開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２とが一体的に物体側へ移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズからなる。実施例５の撮像レンズの基本レンズデータを表１２に、諸元と可変面間隔を表１３に、各収差図を図１１に示す。

表１４に実施例１〜５の撮像レンズの条件式（１）〜（１２）の対応値を示す。実施例１〜５はｄ線を基準波長としている。表１４にはｄ線基準での値を示す。

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１２に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係る撮像レンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置１０としては、例えば、ＦＡ用カメラ、ＭＶ用カメラ、または監視カメラを挙げることができる。

撮像装置１０は、撮像レンズ１、撮像レンズ１の像側に配置されたフィルタ４、撮像素子５、撮像素子５からの出力信号を演算処理する信号処理部６、及び撮像レンズ１の合焦を行うためのフォーカス制御部７を備える。図１２では撮像レンズ１が有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳｔ、及び第２レンズ群Ｇ２を概念的に図示している。撮像素子５は、撮像レンズ１により形成された被写体の像を撮像して電気信号に変換するものであり、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳ等を用いることができる。撮像素子５は、その撮像面が撮像レンズ１の像面に一致するように配置される。撮像装置１０は、本発明の実施形態に係る撮像レンズ１を備えているため、合焦による画角変動が小さく、製品外径を小さく構成可能であり、撮影距離によらず良好な画像を取得することができる。

以上、実施形態及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及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、及び非球面係数等は、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。

例えば、上記実施例では無限遠物体から近距離物体に合焦するレンズ系を挙げたが、本発明は有限距離の遠距離物体から近距離物体に合焦する撮像レンズに適用可能であることは言うまでもない。

また、本発明の実施形態に係る撮像装置についても、上記例に限定されず、デジタルカメラ、及び車載用カメラとする等、種々の態様とすることができる。

１ 撮像レンズ
２ 軸上光束
３ 最大画角の光束
４ フィルタ
５ 撮像素子
６ 信号処理部
７ フォーカス制御部
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｈ 第２レンズ群の物体側主点
Ｌ１１〜Ｌ１７、Ｌ２１〜Ｌ２６ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (19)

1. 物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、
   遠距離物体から近距離物体への合焦時に、前記第１レンズ群は像面に対して固定されており、前記開口絞りと前記第２レンズ群とが一体的に物体側へ移動し、
   無限遠物体に合焦した状態において、
   全系の焦点距離をｆ、
   前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、
   前記開口絞りから前記第２レンズ群の物体側主点までの光軸方向の距離をｓＨ、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、
   前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面での近軸軸上光線の高さをｈ１、
   前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面での近軸軸上光線の高さをｈ２、
   空気換算距離での全系のバックフォーカスをＢｆとした場合、
   −０．１＜ｆ／ｆ１＜０．１ （１）
   ０．８＜ｓＨ／ｆ２＜１．２ （２）
   ０．３＜ｈ１／ｈ２＜１ （３）
   １．４＜ｆ／（Ｂｆ×（ｈ１／ｈ２））＜２．５ （４）
   で表される条件式（１）、（２）、（３）、（４）全てを満足する撮像レンズ。
2. 無限遠物体に合焦した状態において、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸上の間隔をｄ、
   前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面より物体側を負方向として、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の物体側焦点までの光軸上の空気換算距離をＦｆ２とした場合、
   −１．２＜Ｆｆ２／ｄ＜０ （５）
   で表される条件式（５）を満足する請求項１記載の撮像レンズ。
3. 無限遠物体に合焦した状態において、
   最も物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をｄＧ１、
   最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と前記Ｂｆとの和をＴＴＬとした場合、
   ０．２＜ｄＧ１／ＴＴＬ＜０．５ （６）
   で表される条件式（６）を満足する請求項１又は２記載の撮像レンズ。
4. 最も物体側のレンズ及び物体側から２番目のレンズの少なくとも一方のレンズのｄ線基準のアッベ数が４０より大きい請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
5. 無限遠物体に合焦した状態において、
   最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と前記Ｂｆとの和をＴＴＬ、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸上の間隔をｄとした場合、
   ４＜ＴＴＬ／ｄ＜９ （７）
   で表される条件式（７）を満足する請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
6. 無限遠物体に合焦した状態において、
   最も物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をｄＧ１、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸上の間隔をｄとした場合、
   １＜ｄＧ１／ｄ＜４ （８）
   で表される条件式（８）を満足する請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
7. 無限遠物体に合焦した状態において、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸上の間隔をｄとした場合、
   ０．５＜Ｂｆ／ｄ＜３ （９）
   で表される条件式（９）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。
8. 前記第１レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを含む請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
9. −０．０６＜ｆ／ｆ１＜０．０６ （１−１）
   で表される条件式（１−１）を満足する請求項１記載の撮像レンズ。
10. ０．８５＜ｓＨ／ｆ２＜１．１ （２−１）
    で表される条件式（２−１）を満足する請求項１記載の撮像レンズ。
11. ０．３５＜ｈ１／ｈ２＜０．８ （３−１）
    で表される条件式（３−１）を満足する請求項１記載の撮像レンズ。
12. １．５５＜ｆ／（Ｂｆ×（ｈ１／ｈ２））＜２ （４−１）
    で表される条件式（４−１）を満足する請求項１記載の撮像レンズ。
13. −１．１＜Ｆｆ２／ｄ＜０ （５−１）
    で表される条件式（５−１）を満足する請求項２記載の撮像レンズ。
14. ０．２５＜ｄＧ１／ＴＴＬ＜０．４ （６−１）
    で表される条件式（６−１）を満足する請求項３記載の撮像レンズ。
15. 最も物体側のレンズ及び物体側から２番目のレンズの少なくとも一方のレンズのｄ線基準のアッベ数が、４０より大きく、かつ、８５より小さい請求項４記載の撮像レンズ。
16. ４．５＜ＴＴＬ／ｄ＜８．５ （７−１）
    で表される条件式（７−１）を満足する請求項５記載の撮像レンズ。
17. １．４＜ｄＧ１／ｄ＜３．５ （８−１）
    で表される条件式（８−１）を満足する請求項６記載の撮像レンズ。
18. ０．７＜Ｂｆ／ｄ＜２ （９−１）
    で表される条件式（９−１）を満足する請求項７記載の撮像レンズ。
19. 請求項１から１８のいずれか１項記載の撮像レンズを備えた撮像装置。