JP2021117472A - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型で、かつ良好な光学性能を有する広角の撮像レンズ、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、物体側から像側へ順に、第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、からなる。第1レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して、2枚の負レンズと、正レンズと、を含む。第2レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含む。無限遠物体から最至近物体へ合焦する場合、第1レンズ群が像面に対して固定され、第2レンズ群が光軸に沿って移動する。予め定められた条件式を満足する。【選択図】図1

Description

本開示は、撮像レンズ、及び撮像装置に関する。
従来、撮像レンズとして、特許文献1及び特許文献2に記載されたレンズ系が知られている。
特開2018−146607号公報 特開2017−156431号公報
近年、小型で、かつ良好な光学性能を有する広角の撮像レンズが要望されている。
本開示は、以上の事情を鑑みてなされたものであり、小型で、かつ良好な光学性能を有する広角の撮像レンズ、及びこの撮像レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
本開示の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負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、最も物体側から像側へ順に連続して、2枚の負レンズと、正レンズと、を含み、第2レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、無限遠物体から最至近物体へ合焦する場合、第1レンズ群が像面に対して固定され、第2レンズ群が光軸に沿って移動し、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、とした場合、下記条件式(1)を満足する。
−0.5<f2/f1<0.5 (1)
なお、本開示の撮像レンズにおいては、第3レンズ群の焦点距離をf3とした場合、下記条件式(2)を満足することが好ましい。
1<|f3/f2|<3 (2)
また、本開示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ける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をTTLとした場合、下記条件式(3)を満足することが好ましい。
−0.1<TTL/f1<0.55 (3)
また、本開示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ける撮像レンズの焦点距離をfAとした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましい。
−0.1<fA/f1<0.2 (4)
また、本開示の撮像レンズにおいては、第1レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して、物体側に凸面を向けた負レンズと、両凹レンズと、複数の正の屈折力を有する単レンズと、を含み、第1レンズ群の最も像側のレンズ面は、凸面であることが好ましい。
また、本開示の撮像レンズにおいては、第2レンズ群は、負レンズと正レンズとが接合されて構成された接合レンズと、この接合レンズの像側に配置された正の屈折力を有する単レンズと、を含むことが好ましい。
また、本開示の撮像レンズにおいては、第2レンズ群は、負レンズと正レンズとが接合されて構成された接合レンズを複数組と、正の屈折力を有する単レンズと、を含むことが好ましい。
また、本開示の撮像レンズにおいては、第2レンズ群は、絞りを含むことが好ましい。
また、本開示の撮像レンズにおいては、第3レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含むことが好ましい。
また、本開示の撮像レンズにおいては、第3レンズ群の焦点距離をf3とした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。
−1<f3/f1<0.5 (5)
また、本開示の撮像レンズにおいては、最も物体側のレンズのd線に対する屈折率が1.7以上であり、物体側から2番目のレンズのd線基準のアッベ数が60以上であることが好ましい。
また、本開示の撮像レンズにおいては、最も物体側のレンズと物体側から2番目のレンズとのd線基準のアッベ数の平均値をν12、物体側から3番目のレンズのd線基準のアッベ数をν3、とした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。
25<ν12−ν3<45 (6)
また、本開示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ける第2レンズ群の横倍率をβ2、無限遠物体に合焦した状態における第3レンズ群の横倍率をβ3、とした場合、下記条件式(7)を満足することが好ましい。
1.5<(1−β2)×β3<2.5 (7)
また、本開示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ける第3レンズ群の横倍率をβ3とした場合、下記条件式(8)を満足することが好ましい。
1.4<β3<1.55 (8)
また、本開示の撮像レンズにおいては、最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径をR11、最も物体側のレンズの像側の面の曲率半径をR12、とした場合、下記条件式(9)を満足することが好ましい。
−1<(R12−R11)/(R12+R11)<−0.5 (9)
また、本開示の撮像レンズにおいては、物体側から2番目のレンズの物体側の面の曲率半径をR21、物体側から2番目のレンズの像側の面の曲率半径をR22、とした場合、下記条件式(10)を満足することが好ましい。
−1.5<(R22+R21)/(R22−R21)<0.1 (10)
また、本開示の撮像レンズにおいては、第2レンズ群は、絞りを含み、絞りの物体側及び像側に隣接してレンズを有し、絞りの物体側に隣接したレンズの像側の面の曲率半径をRstf、絞りの像側に隣接したレンズの物体側の面の曲率半径をRstr、とした場合、下記条件式(11)を満足することが好ましい。
−1<(Rstr−Rstf)/(Rstr+Rstf)<−0.3 (11)
また、本開示の撮像レンズにおいては、第2レンズ群は、絞りを含み、絞りの物体側及び像側にレンズを有し、第2レンズ群における絞りより物体側の全てのレンズの合成焦点距離をf2f、第2レンズ群における絞りより像側の全てのレンズの合成焦点距離をf2r、とした場合、下記条件式(12)を満足することが好ましい。
0<f2f/f2r<2.5 (12)
また、本開示の撮像レンズにおいては、1つのレンズ成分を1枚の単レンズ又は1つの接合レンズとした場合の、第2レンズ群の像側から2番目のレンズ成分の最も像側の面から第2レンズ群の最も像側のレンズ成分の最も物体側の面までの光軸上の距離をdd、第2レンズ群の最も物体側のレンズ面から第2レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をTTL2、とした場合、下記条件式(13)を満足することが好ましい。
0.09<dd/TTL2<0.17 (13)
本開示の撮像装置は、本開示の撮像レンズを備えている。
なお、本明細書の「〜からなり」、「〜からなる」は、挙げられた構成要素以外に、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。
「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し、「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。「正の屈折力を有するレンズ」、「正のレンズ」及び「正レンズ」は同義であり、「負の屈折力を有するレンズ」、「負のレンズ」及び「負レンズ」は同義である。
「単レンズ」は、接合されていない1枚のレンズを意味する。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。非球面を含むレンズについて、屈折力の符号、レンズ面の曲率半径、及びレンズ面の面形状は、特に断りが無い限り近軸領域で考えることとする。曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負とする。
条件式で用いる「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、無限遠物体に合焦した状態において、d線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「d線」、「C線」及び「F線」は輝線であり、d線の波長は587.56nm(ナノメートル)、C線の波長は656.27nm(ナノメートル)、F線の波長は486.13nm(ナノメートル)である。
本開示によれば、小型で、かつ良好な光学性能を有する広角の撮像レンズ、及びこの撮像レンズを備えた撮像装置を提供することができる。
一実施形態に係る撮像レンズ(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。 実施例1の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率色収差図である。 実施例1の撮像レンズの横収差図である。 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。 実施例2の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率色収差図である。 実施例2の撮像レンズの横収差図である。 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。 実施例3の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率色収差図である。 実施例3の撮像レンズの横収差図である。 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。 実施例4の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率色収差図である。 実施例4の撮像レンズの横収差図である。 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。 実施例5の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率色収差図である。 実施例5の撮像レンズの横収差図である。 一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 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、本開示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、本開示の一実施形態に係る撮像レンズの光軸Zを含む断面における構成と光路を示す図であり、後述の実施例1のレンズ構成に対応している。図1では、左側が物体側、右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示す。また、図1には光束として、軸上光束2及び最大画角の光束3も示している。
なお、図1では、撮像レンズが撮像装置に適用されることを想定して、撮像レンズと像面Simとの間に平行平板状の光学部材PPが配置された例を示している。光学部材PPは、各種フィルタ、及び/又はカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタとは、例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、及び特定の波長域をカットするフィルタ等である。光学部材PPは屈折力を有しない部材であり、光学部材PPを省略した構成も可能である。
本開示の撮像レンズは、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、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、からなる。一例として、図1に示す撮像レンズでは、第1レンズ群G1が、物体側から像側へ順に、レンズL11〜L14の4枚のレンズからなる。第2レンズ群G2が、物体側から像側へ順に、レンズL21〜L25の5枚のレンズからなる。第3レンズ群G3が、物体側から像側へ順に、レンズL31〜L34の4枚のレンズからなる。
本開示の撮像レンズでは、無限遠物体から最至近物体へ合焦する場合に、第1レンズ群G1は像面Simに対して固定されており、第2レンズ群G2が光軸Zに沿って移動する。図1では、無限遠物体から最至近物体へ合焦する場合に、第2レンズ群G2が物体側へ移動する例を示している。図1に示す第2レンズ群G2の下の左方向へ向かう矢印は、無限遠物体から最至近物体へ合焦する場合に、第2レンズ群G2が物体側へ移動するフォーカス群であることを意味する。合焦する場合に移動するレンズ群を、以下「フォーカス群」という。
なお、合焦する場合に、第2レンズ群G2に加え、第3レンズ群G3も移動する形態としてもよい。フォーカス群を第2レンズ群G2、又は、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3とすることで、撮像レンズ全体を移動させて合焦を行うレンズ系と比較して、フォーカス群の小型化及び軽量化を図ることができる。したがって、フォーカス群及びフォーカス群に付随する機械部品を含むフォーカシングユニットを小型軽量化することができ、フォーカス群を駆動する駆動系の負荷の低減、及び合焦の高速化に有利となる。
本開示の撮像レンズにおいて、第1レンズ群G1は、最も物体側から像側へ順に連続して、2枚の負レンズと、正レンズと、を含む。一例として、図1に示す第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、負のレンズL11、負のレンズL12、正のレンズL13及び正のレンズL14からなる。第1レンズ群G1が2枚の負レンズを含むように構成されることで、レンズ系の径方向の小型化を図ることができる。第1レンズ群G1が負レンズと正レンズとをそれぞれ含むことで、色収差及び歪曲収差の補正が容易となり、合焦する場合にフォーカス群が移動することにより生じる色収差の変動を抑制することができる。第1レンズ群G1の最も物体側に負レンズを配置することで、広角化に有利となる。第1レンズ群G1のレンズ配列を最も物体側から負正の順にすることで、サジタルコマ収差の改善に有利となる。
なお、第1レンズ群G1は、最も物体側から像側へ順に連続して、物体側に凸面を向けた負レンズと、両凹レンズと、複数の正の屈折力を有する単レンズと、を含むことが好ましい。最も物体側のレンズを物体側に凸面を向けた負レンズにすることで、歪曲収差の抑制に有利となる。両凹レンズによって、軸外光線の光軸Zに対する角度を小さくすることができるので、合焦動作中の画角の変化(ブリージング)の抑制に有利となる。また、両凹レンズによって、光束の幅を広げることができるので、サジタルコマ収差の抑制に有利となる。第1レンズ群G1が正の屈折力を有する単レンズを複数含むことで、第1レンズ群G1の正の屈折力を強めることができ、撮像レンズの光軸方向の小型化に有利となる。
また、第1レンズ群の最も像側のレンズ面は、凸面であることが好ましい。第1レンズ群G1の最も像側のレンズ面を凸面にすることで、歪曲収差及び非点収差の補正に有利となる。
また、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズは、非球面レンズであることが好ましい。第1レンズ群G1の最も物体側のレンズを非球面レンズとすることで、歪曲収差、非点収差及びコマ収差の補正に有利となる。
また、第1レンズ群G1は、群全体として正の屈折力を有することが好ましい。第1レンズ群G1が正の屈折力を有することで、レンズ系全長の短縮に有利となる。
本開示の撮像レンズにおいて、第2レンズ群G2は、正レンズと、負レンズと、を含む。一例として、図1に示す第2レンズ群G2は、物体側から像側へ順に、負のレンズL11、正のレンズL22、開口絞りSt、負のレンズL23、正のレンズL24及び正のレンズL25からなる。第2レンズ群G2が正レンズと負レンズとをそれぞれ含むことで、第2レンズ群G2単体で色収差を好適に抑制することができ、また、歪曲収差の補正が容易となる。
なお、第2レンズ群G2は、負レンズと正レンズとが接合されて構成された接合レンズと、接合レンズの像側に配置された正の屈折力を有する単レンズと、を含むことが好ましい。図1では、第2レンズ群G2において、負のレンズL21と正のレンズL22とが接合され、負のレンズL23と正のレンズL24とが接合され、正のレンズL25は単レンズである例が示されている。負レンズと正レンズとが接合されて構成された接合レンズによって、第2レンズ群G2内で色収差を好適に抑制しつつ、像面湾曲及び非点収差の補正に有利となり、第2レンズ群G2の光軸方向の小型化に有利となる。正の屈折力を有する単レンズによって、球面収差の補正に有利となる。
また、第2レンズ群G2は、負レンズと正レンズとが接合されて構成された接合レンズを複数組と、正の屈折力を有する単レンズと、を含むことが好ましい。接合レンズを複数組含むことで、設計の自由度が高くなり、第2レンズ群G2内で色収差をより好適に抑制することができ、第2レンズ群G2の光軸方向の小型化により有利となる。正の屈折力を有する単レンズによって、球面収差の補正に有利となる。
また、第2レンズ群G2は、開口絞りStを含むことが好ましい。図1では、第2レンズ群G2が、開口絞りStを含む例が示されている。フォーカス群である第2レンズ群G2内に開口絞りStが配置されることで、フォーカス群が移動する場合の光学性能の変化を抑制することが容易となる。なお、図1に示す開口絞りStは、大きさ及び形状を示しているのではなく、光軸上の位置を示している。
また、第2レンズ群G2は、開口絞りStの物体側及び像側にレンズを有することが好ましい。図1では、第2レンズ群G2が、開口絞りStの物体側に負のレンズL21及び正のレンズL22を有し、開口絞りStの像側に負のレンズL23、正のレンズL24及び正のレンズL25を有する例が示されている。フォーカス群である第2レンズ群G2が、開口絞りStを挟んで物体側及び像側にレンズを有することで、フォーカス群が移動する場合の光学性能の変化を抑制することがより容易となる。
本開示の撮像レンズにおいて、第3レンズ群G3は、正レンズと、負レンズと、を含むことが好ましい。一例として、図1に示す第3レンズ群G3は、正のレンズL31、負のレンズL32、負のレンズL33及び正のレンズL34からなる。第3レンズ群G3が正レンズと負レンズとをそれぞれ含むことで、第3レンズ群G3単体で色収差を好適に抑制することが容易となる。
本開示の撮像レンズにおいて、無限遠物体から最至近物体へ合焦する場合に、第1レンズ群G1及び第3レンズ群G3は、像面Simに対して固定され、第2レンズ群G2のみをフォーカス群とすることが好ましい。第1レンズ群G1及び第3レンズ群G3が像面Simに対して固定されることで、防塵及び防滴の効果を得ることができる。
次に、条件式に関する構成について説明する。本開示の撮像レンズは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1、第2レンズ群G2の焦点距離をf2、とした場合、下記条件式(1)を満足する。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過ぎないため、合焦する場合のフォーカス群の移動量の短縮化に有利となり、ひいては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1レンズ群G1が有する正の屈折力が強くなり過ぎないため、第1レンズ群G1から第2レンズ群G2へ入射する軸外主光線の光軸Zに対する角度を減じることができ、ブリージングの抑制に有利となる。なお、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、下記条件式(1−2)を満足する構成とすれば、さらに良好な特性とすることができる。
−0.5<f2/f1<0.5 (1)
−0.1<f2/f1<0.5 (1−1)
−0.05<f2/f1<0.4 (1−2)
本開示の撮像レンズは、第2レンズ群G2の焦点距離をf2、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とした場合、下記条件式(2)を満足することが好ましい。条件式(2)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の屈折力が強くなり過ぎないため、第3レンズ群G3へ入射する光線と、第3レンズ群G3から出射する光線との角度の変化が急峻とならず、ブリージングの抑制に有利となる。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過ぎないため、第2レンズ群G2単体で倍率色収差を好適に抑制することに有利となる。なお、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。
1<|f3/f2|<3 (2)
2<|f3/f2|<2.7 (2−1)
本開示の撮像レンズは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1、無限遠物体に合焦した状態における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をTTLとした場合、下記条件式(3)を満足することが好ましい。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が有する負の屈折力が強くなり過ぎないため、レンズ系全長の短縮化に有利となる。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が有する正の屈折力が強くなり過ぎないため、第1レンズ群G1から第2レンズ群G2へ入射する軸外主光線の光軸Zに対する角度を減じることができ、ブリージングの抑制に有利となる。なお、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。
−0.1<TTL/f1<0.55 (3)
−0.08<TTL/f1<0.5 (3−1)
本開示の撮像レンズは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1、無限遠物体に合焦した状態における撮像レンズの焦点距離をfAとした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましい。条件式(4)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が有する負の屈折力が強くなり過ぎないため、レンズ系全長の短縮化に有利となる。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が有する正の屈折力が強くなり過ぎないため、第1レンズ群G1から第2レンズ群G2へ入射する軸外主光線の光軸Zに対する角度を減じることができ、ブリージングの抑制に有利となる。なお、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。
−0.1<fA/f1<0.2 (4)
−0.05<fA/f1<0.16 (4−1)
本開示の撮像レンズは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1、第3レンズ群G3の焦点距離をf3とした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。条件式(5)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が有する正の屈折力が強くなり過ぎず、第2レンズ群G2が有する正の屈折力が相対的に弱くなり過ぎることを防ぐことができる。したがって、合焦する場合のフォーカス群の移動量の短縮化に有利となり、ひいては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1レンズ群G1が有する負の屈折力が強くなり過ぎないため、レンズ系全長の短縮化に有利となる。また、第2レンズ群G2の屈折力が相対的に強くなり過ぎないため、第2レンズ群G2へ入射する光線と、第2レンズ群G2から出射する光線との角度の変化が急峻とならず、ブリージングの抑制に有利となる。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<f3/f1<0.5 (5)
−0.5<f3/f1<0.1 (5−1)
本開示の撮像レンズは、最も物体側のレンズのd線に対する屈折率が1.7以上であり、物体側から2番目のレンズのd線基準のアッベ数が60以上であることが好ましい。最も物体側のレンズに屈折率が1.7以上、すなわち高屈折率の材料を用いることで、最も物体側のレンズの負の屈折力を強くすることができ、径方向の小型化に有利となる。物体側から2番目のレンズにアッベ数が60以上、すなわち低分散の材料を用いることで、色収差の補正に有利となる。
本開示の撮像レンズは、最も物体側のレンズと物体側から2番目のレンズとのd線基準のアッベ数の平均値をν12、物体側から3番目のレンズのd線基準のアッベ数をν3、とした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。条件式(6)の下限以下とならないようにすることで、最も物体側のレンズの色分散が強くなり過ぎないため、色収差の補正が容易となる。条件式(6)の上限以上とならないようにすることで、最も物体側のレンズと物体側から2番目のレンズとがともに低分散の材料の組合せとなることがないため、各レンズの負の屈折力が弱くなり過ぎず、径方向の小型化に有利となる。また、適切なアッベ数の材料を選択することができるため、色収差の補正が容易となる。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。
25<ν12−ν3<45 (6)
30<ν12−ν3<42 (6−1)
本開示の撮像レンズは、無限遠物体に合焦した状態における第2レンズ群G2の横倍率をβ2、無限遠物体に合焦した状態における第3レンズ群G3の横倍率をβ3、とした場合、下記条件式(7)を満足することが好ましい。条件式(7)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過ぎないため、合焦する場合のフォーカス群の移動量の短縮化に有利となり、ひいてはレンズ系全長の短縮化に有利となる。条件式(7)の上限以上とならないようにすることで、第2レンズ群G2の屈折力が強くなり過ぎないため、第2レンズ群G2へ入射する光線と、第2レンズ群G2から出射する光線との角度の変化が急峻とならず、ブリージングの抑制に有利となる。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。
1.5<(1−β2)×β3<2.5 (7)
1.8<(1−β2)×β3<2.2 (7−1)
本開示の撮像レンズは、無限遠物体に合焦した状態における第3レンズ群G3の横倍率をβ3とした場合、下記条件式(8)を満足することが好ましい。条件式(8)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過ぎないため、合焦する場合のフォーカス群の移動量の短縮化に有利となり、ひいてはレンズ系全長の短縮化に有利となる。条件式(8)の上限以上とならないようにすることで、第3レンズ群G3が有する負の屈折力が強くなり過ぎず、レンズ系全長の短縮化に有利となる。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<β3<1.55 (8)
1.4<β3<1.5 (8−1)
本開示の撮像レンズは、最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径をR11、最も物体側のレンズの像側の面の曲率半径をR12、とした場合、下記条件式(9)を満足することが好ましい。条件式(9)の(R12−R11)/(R12+R11)は、一例として、図1における負のレンズL11のレンズ形状に関する項である。条件式(9)の下限以下とならないようにすることで、最も物体側のレンズの物体側の面の屈折力が弱くなり過ぎず、軸外光線の屈折を好適に制御することができるため、歪曲収差の補正が容易となる。条件式(9)の上限以上とならないようにすることで、最も物体側のレンズの像側の面の屈折力が弱くなり過ぎないため、径方向の小型化に有利となる。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。
−1<(R12−R11)/(R12+R11)<−0.5 (9)
−0.8<(R12−R11)/(R12+R11)<−0.6 (9−1)
本開示の撮像レンズは、物体側から2番目のレンズの物体側の面の曲率半径をR21、物体側から2番目のレンズの像側の面の曲率半径をR22、とした場合、下記条件式(10)を満足することが好ましい。条件式(10)の(R22+R21)/(R22−R21)は、一例として、図1における負のレンズL12のレンズ形状に関する項である。条件式(10)の下限以下とならないようにすることで、物体側から2番目のレンズの物体側の面の屈折力が弱くなり過ぎないため、径方向の小型化に有利となる。条件式(10)の上限以上とならないようにすることで、物体側から2番目のレンズの像側の面の屈折力が弱くなり過ぎず、サジタルコマ収差を抑えることが容易となる。なお、下記条件式(10−1)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。
−1.5<(R22+R21)/(R22−R21)<0.1 (10)
−1<(R22+R21)/(R22−R21)<0.05 (10−1)
本開示の撮像レンズは、第2レンズ群G2が、開口絞りStを含み、開口絞りStの物体側及び像側に隣接してレンズを有する場合に、開口絞りStの物体側に隣接したレンズの像側の面の曲率半径をRstf、開口絞りStの像側に隣接したレンズの物体側の面の曲率半径をRstr、とした場合、下記条件式(11)を満足することが好ましい。条件式(11)の(Rstr−Rstf)/(Rstr+Rstf)は、一例として、図1における正のレンズL22の像側の面、及び負のレンズL23の物体側の面のレンズ形状に関する項である。条件式(11)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の全長が大きくなり過ぎないため、レンズ系全長の短縮化に有利となる。条件式(11)の上限以上とならないようにすることで、開口絞りStの物体側に隣接したレンズの像側の面の屈折力が強くなり過ぎないため、開口絞りStの前後における光線の角度の変化を小さくすることができ、諸収差の補正に有利となる。なお、下記条件式(11−1)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<(Rstr−Rstf)/(Rstr+Rstf)<−0.3 (11)
−0.82<(Rstr−Rstf)/(Rstr+Rstf)<−0.35 (11−1)
本開示の撮像レンズは、第2レンズ群G2が、開口絞りStを含み、開口絞りStの物体側及び像側にレンズを有する場合に、第2レンズ群G2における開口絞りStより物体側の全てのレンズの合成焦点距離をf2f、第2レンズ群G2における開口絞りStより像側の全てのレンズの合成焦点距離をf2r、とした場合、下記条件式(12)を満足することが好ましい。条件式(12)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における開口絞りStより像側の屈折力が弱くなり過ぎず、第2レンズ群G2から出射される軸外主光線の光軸Zに対する角度を減じることができるため、ブリージングの抑制に有利となる。条件式(12)の上限以上とならないようにすることで、第2レンズ群G2における開口絞りStより物体側の屈折力が弱くなり過ぎず、開口絞りSt前後のレンズ間の間隔を小さくすることができる。したがって、第2レンズ群G2の全長が大きくなり過ぎないため、レンズ系全長の短縮化に有利となる。なお、下記条件式(12−1)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<f2f/f2r<2.5 (12)
0.8<f2f/f2r<2 (12−1)
本開示の撮像レンズは、1つのレンズ成分を1枚の単レンズ又は1つの接合レンズとした場合の、第2レンズ群G2の像側から2番目のレンズ成分の最も像側の面から第2レンズ群G2の最も像側のレンズ成分の最も物体側の面までの光軸上の距離をdd、第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ面から第2レンズ群G2の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をTTL2、とした場合、下記条件式(13)を満足することが好ましい。条件式(13)の下限以下とならないようにすることで、ddが小さくなり過ぎないため、第2レンズ群G2において軸外主光線の光軸Zに対する角度を十分に減じることができ、コマ収差の抑制に有利となる。条件式(13)の上限以上とならないようにすることで、ddが大きくなり過ぎないため、第2レンズ群G2の全長が大きくなり過ぎず、レンズ系全長の短縮化に有利となる。なお、下記条件式(13−1)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。
0.09<dd/TTL2<0.17 (13)
0.11<dd/TTL2<0.15 (13−1)
条件式に関する構成も含め、上述した好ましい構成及び/又は可能な構成は、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、本開示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の撮像レンズの構成を示す断面図は図1に示しており、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、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、からなる。無限遠物体から最至近物体へ合焦する場合、第1レンズ群G1及び第3レンズ群G3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Zに沿って物体側へ移動する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11〜L14の4枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、物体側から像側へ順に、レンズL21〜L25の5枚のレンズからなる。第3レンズ群G3は、物体側から像側へ順に、レンズL31〜L34の4枚のレンズからなる。以上が実施例1の撮像レンズの概要である。
実施例1の撮像レンズについて、基本レンズデータを表1に、諸元及び可変面間隔を表2に、非球面係数を表3に示す。表1において、Sn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、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表1には開口絞りSt及び光学部材PPも示しており、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では合焦の際に間隔が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における、撮像レンズの焦点距離f、及びFナンバーFNo.の値を示す。また、表2に、無限遠物体に合焦した状態、及び物体距離が1.2m(メートル)の物体に合焦した状態のそれぞれにおける、最大全画角2ωの値、及び可変面間隔の値を示す。2ωの欄の(°)は単位が度であることを意味する。物体距離とは、物体から像面Simまでの光軸上の距離である。表2に示すそれぞれの値は、d線を基準とした場合の値である。
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において、Snの欄には非球面の面番号を示し、KA及びAm(m=3、4、5、・・・20)の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表3の非球面係数の数値の「E±n」(nは整数)は、「×10±n」を意味する。KA及びAmは、下式で表される非球面式における非球面係数である。
Zd=C×h/{1+(1−KA×C×h1/2}+ΣAm×h
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(光軸からレンズ面までの距離)
C:近軸曲率半径の逆数
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。
Figure 2021117472
Figure 2021117472
Figure 2021117472
図2に、実施例1の撮像レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率色収差図を示す。図2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各収差図を示し、「1.2m」と付した下段に物体距離が1.2m(メートル)の物体に合焦した状態の各収差図を示す。球面収差図では、d線、C線及びF線における収差をそれぞれ実線、長破線及び短破線で示す。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線及びF線における収差をそれぞれ長破線及び短破線で示す。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。図2では各図の縦軸上端に対応するFNo.とωの値を示している。
図3に、実施例1の撮像レンズのd線における横収差図を示す。図3では、左列にタンジェンシャル方向の収差、右列にサジタル方向の収差を、各半画角について示す。図3のωは、半画角を意味する。
上記の実施例1に関する各データの記号、意味、記載方法、及び図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例にお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の撮像レンズの構成を示す断面図を図4に示す。実施例2の撮像レンズは、第3レンズ群G3が物体側から像側へ順に、レンズL31〜L33の3枚のレンズからなる点以外は、実施例1の撮像レンズの概要と同様の構成を有する。実施例2の撮像レンズについて、基本レンズデータを表4に、諸元及び可変面間隔を表5に、非球面係数を表6に、各収差図を図5に、横収差図を図6に示す。
Figure 2021117472
Figure 2021117472
Figure 2021117472
[実施例3]
実施例3の撮像レンズの構成を示す断面図を図7に示す。実施例3の撮像レンズは、第1レンズ群G1が群全体として負の屈折力を有する点以外は、実施例1の撮像レンズの概要と同様の構成を有する。実施例3の撮像レンズについて、基本レンズデータを表7に、諸元及び可変面間隔を表8に、非球面係数を表9に、各収差図を図8に、横収差図を図9に示す。
Figure 2021117472
Figure 2021117472
Figure 2021117472
[実施例4]
実施例4の撮像レンズの構成を示す断面図を図10に示す。実施例4の撮像レンズは、実施例1の撮像レンズの概要と同様の構成を有する。実施例4の撮像レンズについて、基本レンズデータを表10に、諸元及び可変面間隔を表11に、非球面係数を表12に、各収差図を図11に、横収差図を図12に示す。
Figure 2021117472
Figure 2021117472
Figure 2021117472
[実施例5]
実施例5の撮像レンズの構成を示す断面図を図13に示す。実施例5の撮像レンズは、第1レンズ群G1が群全体として負の屈折力を有する点以外は、実施例1の撮像レンズの概要と同様の構成を有する。実施例5の撮像レンズについて、基本レンズデータを表13に、諸元及び可変面間隔を表14に、非球面係数を表15に、各収差図を図14に、横収差図を図15に示す。
Figure 2021117472
Figure 2021117472
Figure 2021117472
表16に実施例1〜5の撮像レンズの条件式(1)〜(13)の対応値を示す。実施例1〜5はd線を基準波長としており、表16にはd線基準での値を示す。
Figure 2021117472
以上のデータから、実施例1〜5の撮像レンズはそれぞれ条件式(1)〜(13)を満たし、小型で、かつ良好な光学性能を有し、70度以上の広角に構成されていることが分かる。
次に、本開示の実施形態に係る撮像装置について説明する。図16及び図17に本開示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16はカメラ30を正面側から見た斜視図を示し、図17はカメラ30を背面側から見た斜視図を示す。カメラ30は、いわゆるミラーレスタイプのデジタルカメラであり、交換レンズ20を取り外し自在に装着可能である。交換レンズ20は、鏡筒内に収納された本開示の一実施形態に係る撮像レンズ1を含んで構成されている。
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、及び電源ボタン33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、操作部35、及び表示部36が設けられている。表示部36は、撮像された画像及び撮像される前の画角内にある画像を表示する。
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。
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)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)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、及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又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、実施形態及び実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術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。
また、本開示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、例えば、ミラーレスタイプ以外のカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ等、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
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
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
L11〜L14、L21〜L25、L31〜L34 レンズ
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
Z 光軸

Claims (20)

  1. 物体側から像側へ順に、第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負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、最も物体側から像側へ順に連続して、2枚の負レンズと、正レンズと、を含み、
    前記第2レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含み、
    無限遠物体から最至近物体へ合焦する場合、前記第1レンズ群が像面に対して固定され、前記第2レンズ群が光軸に沿って移動し、
    前記第1レンズ群の焦点距離をf1、
    前記第2レンズ群の焦点距離をf2、とした場合、
    −0.5<f2/f1<0.5 (1)
    で表される条件式(1)を満足する撮像レンズ。
  2. 前記第3レンズ群の焦点距離をf3とした場合、
    1<|f3/f2|<3 (2)
    で表される条件式(2)を満足する請求項1に記載の撮像レンズ。
  3. 無限遠物体に合焦した状態における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をTTLとした場合、
    −0.1<TTL/f1<0.55 (3)
    で表される条件式(3)を満足する請求項1又は2に記載の撮像レンズ。
  4. 無限遠物体に合焦した状態における前記撮像レンズの焦点距離をfAとした場合、
    −0.1<fA/f1<0.2 (4)
    で表される条件式(4)を満足する請求項1から3の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  5. 前記第1レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して、物体側に凸面を向けた負レンズと、両凹レンズと、複数の正の屈折力を有する単レンズと、を含み、
    前記第1レンズ群の最も像側のレンズ面は、凸面である
    請求項1から4の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  6. 前記第2レンズ群は、負レンズと正レンズとが接合されて構成された接合レンズと、前記接合レンズの像側に配置された正の屈折力を有する単レンズと、を含む
    請求項1から5の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  7. 前記第2レンズ群は、負レンズと正レンズとが接合されて構成された接合レンズを複数組と、正の屈折力を有する単レンズと、を含む
    請求項1から6の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  8. 前記第2レンズ群は、絞りを含む
    請求項1から7の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  9. 前記第3レンズ群は、正レンズと、負レンズと、を含む
    請求項1から8の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  10. 前記第3レンズ群の焦点距離をf3とした場合、
    −1<f3/f1<0.5 (5)
    で表される条件式(5)を満足する請求項1から9の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  11. 最も物体側のレンズのd線に対する屈折率が1.7以上であり、
    物体側から2番目のレンズのd線基準のアッベ数が60以上である
    請求項1から10の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  12. 最も物体側のレンズと物体側から2番目のレンズとのd線基準のアッベ数の平均値をν12、
    物体側から3番目のレンズのd線基準のアッベ数をν3、とした場合、
    25<ν12−ν3<45 (6)
    で表される条件式(6)を満足する請求項1から11の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  13. 無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の横倍率をβ2、
    無限遠物体に合焦した状態における前記第3レンズ群の横倍率をβ3、とした場合、
    1.5<(1−β2)×β3<2.5 (7)
    で表される条件式(7)を満足する請求項1から12の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  14. 無限遠物体に合焦した状態における前記第3レンズ群の横倍率をβ3とした場合、
    1.4<β3<1.55 (8)
    で表される条件式(8)を満足する請求項1から13の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  15. 最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径をR11、
    最も物体側のレンズの像側の面の曲率半径をR12、とした場合、
    −1<(R12−R11)/(R12+R11)<−0.5 (9)
    で表される条件式(9)を満足する請求項1から14の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  16. 物体側から2番目のレンズの物体側の面の曲率半径をR21、
    物体側から2番目のレンズの像側の面の曲率半径をR22、とした場合、
    −1.5<(R22+R21)/(R22−R21)<0.1 (10)
    で表される条件式(10)を満足する請求項1から15の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  17. 前記第2レンズ群は、絞りを含み、前記絞りの物体側及び像側に隣接してレンズを有し、
    前記絞りの物体側に隣接したレンズの像側の面の曲率半径をRstf、
    前記絞りの像側に隣接したレンズの物体側の面の曲率半径をRstr、とした場合、
    −1<(Rstr−Rstf)/(Rstr+Rstf)<−0.3 (11)
    で表される条件式(11)を満足する請求項1から16の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  18. 前記第2レンズ群は、絞りを含み、前記絞りの物体側及び像側にレンズを有し、
    前記第2レンズ群における前記絞りより物体側の全てのレンズの合成焦点距離をf2f、
    前記第2レンズ群における前記絞りより像側の全てのレンズの合成焦点距離をf2r、とした場合、
    0<f2f/f2r<2.5 (12)
    で表される条件式(12)を満足する請求項1から17の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  19. 1つのレンズ成分を1枚の単レンズ又は1つの接合レンズとした場合の、前記第2レンズ群の像側から2番目のレンズ成分の最も像側の面から前記第2レンズ群の最も像側のレンズ成分の最も物体側の面までの光軸上の距離をdd、
    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レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をTTL2、とした場合、
    0.09<dd/TTL2<0.17 (13)
    で表される条件式(13)を満足する請求項1から18の何れか1項に記載の撮像レンズ。
  20. 請求項1から19の何れか1項に記載の撮像レンズを備えた撮像装置。
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