JP5002946B2 - 撮影レンズおよび２焦点撮影レンズ - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ等のカメラに搭載される撮影レンズに関し、特に、望遠側レンズ系と広角側レンズ系とを切り替えることにより２つの焦点距離を選択可能な２焦点撮影レンズに関する。

望遠側レンズ系と広角側レンズ系とを切り替えることにより２つの焦点距離を選択可能な２焦点撮影レンズが公知である（例えば特許文献１）。一方、カメラ付き携帯電話等の普及により、撮影レンズの小型化が益々要求されている。
特開平８−３２０５１７号公報

しかし、上記のような従来の２焦点撮影レンズにおいては、以下のような問題があった。すなわち、特許文献１の２焦点撮影レンズは、光学全長が長く小型化に向かない問題があった。また、上記特許文献１の２焦点撮影レンズにおいては、ズーム比（焦点距離比）が１．７４倍であるが、さらなる高倍率化の要請もあった。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、光学全長を短くしつつ、高性能な２焦点撮影レンズおよび当該２焦点撮影レンズに利用可能な撮影レンズを提供することを目的とする。

本発明に係る撮影レンズは、物体側より順に、第１レンズ、第２レンズ、開口絞りおよび第３レンズを具備する第１のレンズ系から構成される撮影レンズであって、前記第１レンズは、正の屈折力を有するレンズであり、前記第２レンズは、負の屈折力を有するレンズであり、前記第３レンズは、正の屈折力を有するレンズであり、前記第１のレンズ系は、以下の条件を満たすことを特徴とするものである。

ＴＬ_t ／ｆ_t ＜１．０ ・・・（１）
３．０＜ｆ_t ／ｆ_t1＜３．２ ・・・（２）
１．９＜ｆ_t ／ｆ_t3＜２．１ ・・・（３）
２０＜ν_t1−ν_t2 ・・・（４）
ただし、ＴＬ_t は第１レンズの物体側レンズ面からレンズ系の像側焦点までの光軸上の距離、ｆ_t は第１のレンズ系の焦点距離、ｆ_t1は第１レンズの焦点距離、ｆ_t3は第３レンズの焦点距離、ν_t1は第１レンズのアッベ数、ν_t2は第２レンズのアッベ数である。

上記構成に係る撮影レンズは、正の屈折力を有する第１レンズならびに第３レンズおよび負の屈折力を有する第２レンズによりレンズ系が構成される。開口絞りは、第２レンズの後方（撮像面側）に設けられる。

ここで、本発明における条件式（１）は、撮影レンズの全長と焦点距離との関係を示しており、小型でありながら望遠撮影に対応するための条件を示すものである。

すなわち、レンズの焦点距離に対する光学全長比が条件式（１）の上限より大きくなると、撮影レンズの全長が大きくなってしまうとともに、望遠撮影が困難になってしまう。

また、本発明における条件式（２）は、第１レンズの屈折力を規定するものであり、コンパクトかつ、良好な収差性能を得るための条件を示すものである。

すなわち、第１レンズの焦点距離に対するレンズ系の焦点距離の比が条件式の下限値より小さくなると、第１レンズの正の屈折力が過度に低下し、撮影レンズ全長の小型化を維持する事が出来ない。一方、条件式の上限値より大きくなると、第１レンズの正の屈折力が過度に増大し、極端に小さな曲率となるため、加工困難な形状となってしまう。

また、本発明における条件式（３）は、第３レンズの屈折力を規定するものであり、第３レンズの物体側像面において正の屈折力を適切に設定し、像面湾曲補正を良好に行うための条件を示すものである。

すなわち、第３レンズの焦点距離に対するレンズ系の焦点距離の比が条件式の下限値より小さくなると、第３レンズの正の屈折率が小さくなり過ぎ、軸外のコマ収差が発生してしまう。一方、条件式の上限値より大きくなると、第３レンズの正の屈折力を維持できず、負のペッバール和が増大して、像面湾曲の補正が困難となってしまう。

また、本発明における条件式（４）は、第１レンズのアッベ数と第２レンズのアッベ数との関係を規定するものであり、良好な色収差補正を得るための条件を示すものである。

すなわち、第１レンズのアッベ数と第２レンズのアッベ数の差が条件式の下限値を下回ると、軸上色収差、および倍率色収差の補正が困難となってしまう。

このように、レンズ系として３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系を採用し
ながら、条件式（１）を満足させることにより、全長が短く望遠撮影に対応可能であると
ともに、条件式（２）〜（４）を満足させることにより、良好な収差性能を得ることがで
きる。なお、上記撮影レンズの用途としては、単独の望遠レンズとして用いてもよいし、
下記するような２焦点撮影レンズの望遠側レンズ系として用いてもよい。

また、本発明に係る２焦点撮影レンズは、物体側から順に、望遠側レンズ系および当該望遠側レンズ系より焦点距離の短い広角側レンズ系を具備し、前記望遠側レンズ系と前記広角側レンズ系とを切り替えることにより２つの焦点距離を選択可能な２焦点撮影レンズであって、前記望遠側レンズ系として上記の撮影レンズを適用し、前記広角側レンズ系と以下の条件を満たすことを特徴とするものである。

ＴＬ_w ＜ｄ_tbf ・・・（５）
ただし、ＴＬ_w は広角側レンズ系を選択した場合における開口絞りからレンズ系の像側焦点までの光軸上の距離、ｄ_tbf は望遠側レンズ系における最も撮像面側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離（バックフォーカス）である。

上記構成に係る２焦点撮影レンズは、焦点距離の長い望遠側レンズ系および焦点距離の短い広角側レンズ系を具備し、望遠側レンズ系と広角側レンズ系とが切り替え可能に構成され、いずれかの焦点距離を任意に選択することができる。望遠側レンズ系には、上記の撮影レンズが用いられる。

ここで、本発明における条件式（５）は、望遠側レンズ系と広角側レンズ系との因果関係、具体的には、望遠側レンズ系のバックフォーカスと広角側レンズ系の光学全長との関係を規定するものである。

すなわち上記条件式の関係を満たさないと、望遠側レンズ系のバックフォーカスが広角側レンズ系の光学全長より短くなり、望遠側レンズ系と広角側レンズ系を交互に出し入れし難くなる。

このように、２つの焦点距離を切り替え可能な２焦点撮影レンズにおいて、条件式（５）を満足させることにより、望遠側レンズ系と広角側レンズ系との切り替えをスムーズに行うことができる。また、望遠側レンズ系として上記第１のレンズ系を具備する撮影レンズを適用することにより、全長を短く抑えると同時に良好な収差性能を得ることができる。

好ましくは、前記広角側レンズ系は、物体側より順に、開口絞り、第４レンズ、第５レンズおよび第６レンズを具備する第２のレンズ系から構成され、前記第４レンズは、樹脂材料が使用され、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、前記第５レンズは、樹脂材料が使用され、物体側が凹で負の屈折力を有するメニスカスレンズであり、前記第６レンズは、樹脂材料が使用され、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、前記第２のレンズ系は、以下の条件を満たすように構成される。

ＴＬ_w ／ｆ_w ＜１．２２ ・・・（６）
１．１＜ｆ_w ／ｆ_w1＜１．５ ・・・（７）
−１．６＜ｆ_w ／ｆ_w2＜−０．５ ・・・（８）
−３．０＜（Ｎ _ｗ２ −１）ｆ _ｗ ／ｒ _ｗ２ ＜−１．６ ・・・（９）
ν_w1−ν_w2＞２０ ・・・（１０）
ただし、ｆ_w は第２のレンズ系の焦点距離、ｆ_w1は第４レンズの焦点距離、ｆ_w2は第５レンズの焦点距離、Ｎ_w2は第５レンズの屈折率、ｒ_w3は第５レンズの物体側レンズ面の曲率半径、ν_w1は第４レンズのアッベ数、ν_w2は第５レンズのアッベ数である。

この場合、物体側が正で正の屈折力を有するメニスカスレンズである第４レンズと、物体側が凹で負の屈折力を有するメニスカスレンズである第５レンズと、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズとの３枚のレンズにより第２レンズ系が構成される。第４、第５および第６レンズは、樹脂材料により形成されている。また、開口絞りは、第４レンズの前（物体側）に設けられる。このような構成を有するレンズ系を上記広角側レンズ系として用いる。

ここで、本発明における条件式（６）は、撮影レンズ（広角側レンズ系）の全長を規定し小型化を達成するための条件を示すものである。

すなわち、第２のレンズ系の焦点距離に対する光学全長の比が条件式（６）の上限値よ
り大きくなると、撮影レンズの全長が大きくなってしまう。

また、本発明における条件式（７）は、第４レンズの屈折力を規定するものであり、コンパクトかつ良好な収差性能を得るための条件を示すものである。

すなわち、第４レンズの焦点距離に対する第２のレンズ系の焦点距離の比が条件式（７）の下限値より小さくなると、第４レンズの正の屈折力が過度に低下し、撮影レンズ全長の小型化を維持することができない。一方、条件式（７）の上限値より大きくなると、第４レンズの正の屈折力が過度に増大し、極端に小さな曲率半径となってしまうため、加工性が悪くなってしまう。

また、本発明における条件式（８）は、第５レンズの屈折力を規定するものであり、コンパクトかつ良好な収差性能を得るための条件を示すものである。

すなわち、第５レンズの焦点距離に対するレンズ系の焦点距離の比が条件式（８）の下限値より小さくなると、第５レンズの負の屈折力が増大し、撮影レンズ全長の小型化を維持することができない。一方、条件式（８）の上限値より大きくなると、第５レンズの負の屈折力が過度に低下し、第４レンズで発生する球面収差、軸上色収差、および歪曲収差を良好に補正することができない。

また、本発明における条件式（９）は、第５レンズの物体側面において負の屈折力を適切に設定し、像面湾曲補正を良好に行うための条件を示すものである。

すなわち、第５レンズの屈折率、第２のレンズ系の焦点距離および第５レンズの物体側
レンズ面の曲率半径についての関数（Ｎ_w2−１）ｆ_w ／ｒ_w3が条件式（９）の下限値より
小さくなると、第５レンズの物体側レンズ面において負の屈折力が大きくなり過ぎ、軸外
のコマ収差が発生してしまう。一方、条件式（９）の上限値より大きくなると、第５レン
ズの負の屈折力を維持できず、正のペッバール和が増大し、像面湾曲の補正が困難となっ
てしまう。その上、第４レンズで発生する球面収差およびコマ収差を良好に補正すること
ができない。

また、本発明における条件式（１０）は、第４レンズのアッベ数と第５レンズのアッベ数との関係を規定するものであり、良好な色収差補正を得るための条件を示すものである。

すなわち、第４レンズのアッベ数と第５レンズのアッベ数との差を条件式（１０）の下限値より大きくすることにより、軸上色収差および倍率色収差の補正を良好に行うことができる。

このように、広角側レンズ系として３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系を採用しながら、条件式（６）〜（１０）を満足させることにより、全長が短く十分に広角であるとともに、良好な収差性能を得ることができる。また、第２のレンズ系のすべてのレンズが樹脂材料を使用していることにより、コストも低く、容易に生産することができる。

あるいは、前記広角側レンズ系は、物体側より順に、第７レンズ，開口絞り、および第８レンズを具備する第３のレンズ系から構成され、前記第７レンズは、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、前記第８レンズは、像側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、また前記第３のレンズ系は、以下の条件を満たすように構成される。

０．５＜ｆ_w1／ｆ_w ＜１．５ ・・・（１１）
１．０＜ｆ_w ／ｒ_w1＜４．０ ・・・（１２）
ただし、ｆ_w1は第７レンズの焦点距離、ｆ_w は第３のレンズ系の焦点距離、ｒ_w1は第７レンズの物体側レンズ面の曲率半径である。

この場合、物体側レンズ面に凸面を有する正の屈折力を有するメニスカスレンズである第７レンズと、像側レンズ面に凸面を有する正の屈折力を有するメニスカスレンズである第８レンズとの２枚のレンズにより第３のレンズ系が構成される。また、開口絞りは、第７レンズと第８レンズの間に設けられる。このような構成を有するレンズ系を上記広角側レンズ系として用いる

ここで、本発明における条件式（１１）は、第３のレンズ系に対する第７レンズ（前群）のパワー配置を規定するものであり、小型化を達成しつつ諸収差の補正を良好に行い得る条件を示すものである。

すなわち、第３のレンズ系の焦点距離に対する第７レンズの焦点距離の比が条件式（１１）の上限を超えると、第３のレンズ系に対する前群のパワー配置が弱くなり、第３のレンズ系の全長が長くなってしまう。一方、条件式（１１）の下限を超えると、第３のレンズ系に対する前群のパワー配置が強くなるので、前群で発生した諸収差を後群（第８レンズ）で補正することができない。

また、本発明における条件式（１２）は、第３のレンズ系に対する第７レンズの物体側レンズ面のパワー配置を規定するものであり、高いレンズ性能を有しつつ、加工性を良好にすることができる条件を示すものである。

すなわち、第３のレンズ系の焦点距離に対する第７レンズの物体側レンズ面の曲率半径の比が条件式（１２）の上限を超えると、第７レンズの物体側レンズ面の曲率が大きくなり過ぎ、第７レンズの加工が困難となる。一方、条件式（１２）の下限を超えると、歪曲収差の補正量が大きくなるとともに、最大画角での像面の入射角が大きくなるため、特に、固体撮像素子を使用する撮影レンズにおいては、シェーディング（周辺減光等）が生じ、レンズ性能を高くすることができない。
あるいは前記広角側レンズ系は、物体側より順に、開口絞り，第９レンズ，及び第１０レンズを具備する第４のレンズ系から構成され、前記第９レンズは、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、前記第１０レンズが物体側が凸で負の屈折力を有するメニスカスレンズであり，また前記第４のレンズ系は、以下の条件を満たすように構成される。
０．５＜ｆ _w1 ／ｆ _w ＜１．５ ・・・（１３）
１．０＜ｆ _w ／ｒ _w1 ＜４．０ ・・・（１４）
ただし、ｆ _w1 は第９レンズの焦点距離，ｆ _w は第４のレンズ系の焦点距離、ｒ _w1 は第9レンズの物体側レンズ面の曲率半径であり，ｆ _w は第４のレンズ系の焦点距離、ｒ _w1 は第９レンズの物体側レンズ面の曲率半径である。
この場合、物体側レンズ面に凸面を有する正の屈折力を有するメニスカスレンズである第９レンズと、物体側レンズ面に凸面を有する負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１０レンズとの２枚のレンズにより第４のレンズ系が構成される。また、開口絞りは、第９レンズの前（物体側）に設けられる。このような構成を有するレンズ系を上記広角側レンズ系として用いる
ここで、本発明における条件式（１３）は、第４のレンズ系に対する第９レンズ（前群）のパワー配置を規定するものであり、小型化を達成しつつ諸収差の補正を良好に行い得る条件を示すものである。
すなわち、第４のレンズ系の焦点距離に対する第９レンズの焦点距離の比が条件式（１３）の上限を超えると、第４のレンズ系に対する前群のパワー配置が弱くなり、第４のレンズ系の全長が長くなってしまう。一方、条件式（１３）の下限を超えると、第４のレンズ系に対する前群のパワー配置が強くなるので、前群で発生した諸収差を後群（第１０レンズ）で補正することができない。
また、本発明における条件式（１４）は、第４のレンズ系に対する第９レンズの物体側レンズ面のパワー配置を規定するものであり、高いレンズ性能を有しつつ、加工性を良好にすることができる条件を示すものである。
すなわち、第４のレンズ系の焦点距離に対する第９レンズの物体側レンズ面の曲率半径の比が条件式（１４）の上限を超えると、第９レンズの物体側レンズ面の曲率が大きくなり過ぎ、第９レンズの加工が困難となる。一方、条件式（１４）の下限を超えると、歪曲収差の補正量が大きくなるとともに、最大画角での像面の入射角が大きくなるため、特に、固体撮像素子を使用する撮影レンズにおいては、シェーディング（周辺減光等）が生じ、レンズ性能を高くすることができない。

このように、広角側レンズ系を２枚のレンズで構成し、第３のレンズ系または第４のレンズ系の各パラメータが条件式（１１）または（１３）を満足させることにより、小型化を達成し、条件式（１１）（１２）または（１３）（１４）を満足させることにより、諸収差の補正を良好に行うことができ、加えて、条件式（１２）または（１４）を満足させることにより、加工性をよくすることができる。

本発明に係る２焦点撮影レンズによれば、２つの焦点距離を切り替え可能な２焦点撮影レンズにおいて、条件式（５）を満足させることにより、望遠側レンズ系と広角側レンズ系との切り替えをスムーズに行うことができる。また、望遠側レンズ系として３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系を採用しながら、条件式（１）を満足させることにより、全長が短く望遠撮影に対応化可能であるとともに、条件式（２）〜（４）を満足させることにより、良好な収差性能を得ることができる。

さらに、広角側レンズ系として３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系を採用しながら、条件式（６）〜（１０）を満足させることにより、全長が短く十分に広角であるとともに、良好な収差性能を得ることができる。また、第２のレンズ系のすべてのレンズが樹脂材料を使用していることにより、コストも低く、容易に生産することができる。

あるいは、広角側レンズ系を２枚のレンズで構成し、レンズ系の各パラメータが条件式（１１）を満足させることにより、小型化を達成し、条件式（１１）（１２）を満足させることにより、諸収差の補正を良好に行うことができ、加えて、条件式（１２）を満足させることにより、加工性をよくすることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態における２焦点撮影レンズの望遠側レンズ系切り替え時の断面図であり、図２は図１の２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図である。

本実施形態に係る２焦点撮影レンズは、物体側から順に、望遠側レンズ系および当該望遠側レンズ系より焦点距離の短い広角側レンズ系を具備し、前記望遠側レンズ系と前記広角側レンズ系とを切り替えることにより２つの焦点距離を選択可能な２焦点撮影レンズである。そして、前記望遠側レンズ系は、物体側より順に、第１レンズ１、第２レンズ２、開口絞り１０および第３レンズ３を具備する第１のレンズ系１３から構成される撮影レンズであって、前記第１レンズ１は、正の屈折力を有するレンズであり、前記第２レンズ２は、負の屈折力を有するレンズであり、前記第３レンズ３は、正の屈折力を有するレンズである。

さらに、前記広角側レンズ系は、物体側より順に、開口絞り１１、第４レンズ４、第５レンズ５および第６レンズ６を具備する第２のレンズ系１４から構成され、前記第４レンズ４は、樹脂材料が使用され、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、前記第５レンズ５は、樹脂材料が使用され、物体側が凹で負の屈折力を有するメニスカスレンズであり、前記第６レンズ６は、樹脂材料が使用され、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズである。

以上の構成を有する本実施形態における撮影レンズの各パラメータ値は、以下に示す通りである。

ここで、ｒ_tj，ｒ_wjは物体側から順にｊ番目の面番号Ｒ_tj，Ｒ_wjにおける曲率半径（ｍｍ）、ｄ_tj，ｄ_wjは物体側から順にｊ番目の面中心間隔（ｍｍ）、Ｎ_td，Ｎ_wdはｄ番目のレンズの屈折率、ν_td，ν_wdはｄ番目のレンズのアッベ数、ｆ_t ，ｆ_w はレンズ系の焦点距離（ｍｍ）、Ｆｎｏ．は開放Ｆナンバー、２Ｙは有効画面対角線長（ｍｍ）を意味する。

また、非球面形状は、面頂点の接平面からの光軸方向の距離（サグ量）をｘ、光軸からの高さｈとして、ｒを近軸曲率半径、κを円錐定数、Ａ_m （ｍ＝４，６，８，…，１２）を第ｍ次の非球面係数としたとき、次式で表される。

ｘ＝｛（１／ｒ）ｈ²｝／〔１＋｛１−（１＋κ）（１／ｒ）²ｈ²｝^1/2〕
＋Ａ₄ｈ⁴＋Ａ₆ｈ⁶＋Ａ₈ｈ⁸＋Ａ₁₀ｈ¹⁰＋Ａ₁₂ｈ¹²…（Ｘ）
したがって、以下では、上記式（Ｘ）におけるＡ_mの値を示し、非球面形状を特定している。

まず、図１に示す望遠側レンズ系の各パラメータ値は、以下に示す通りである。

また、図２に示す広角側レンズ系の各パラメータ値は、以下に示す通りである。

なお、本実施形態においては、第１レンズの物体側レンズ面からレンズ系の像側焦点までの光軸上の距離ＴＬ_t ＝９．０３であり、第１のレンズ系１３の焦点距離ｆ_t ＝９．３であるので、ＴＬ_t ／ｆ_t ＝０．９７１＜１．０となり、条件式（１）を満足している。また、第１レンズの焦点距離ｆ_t1＝３．０６であるので、３．０＜ｆ_t ／ｆ_t1＝３．０３９＜３．２となり、条件式（２）を満足している。また、第３レンズの焦点距離ｆ_t3＝４．８８であるので、１．９＜ｆ_t ／ｆ_t3＝１．９５＜２．１となり、条件式（３）を満足している。また、第１レンズのアッベ数ν_t1＝５６．４であり、第２レンズのアッベ数ν_t2＝２９．９であるので、２０＜ν_t1−ν_t2＝２６．５となり、条件式（４）を満足している。

図３は図１の望遠側レンズ系における収差図である。図３（ａ）は球面収差を示し、図３（ｂ）は非点収差を示し、図３（ｃ）は歪曲収差を示す。

図３に示すように、レンズ系として３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系を採用しながら、条件式（１）を満足させることにより、全長が短く望遠撮影に対応可能であるとともに、条件式（２）〜（４）を満足させることにより、良好な収差性能を得ることができる。

なお、本実施形態で説明した望遠側レンズ系においては、レンズ面Ｒ_t1，Ｒ_t2，Ｒ_t3，Ｒ_t4，Ｒ_t5およびＲ_t6において非球面であるレンズを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜選択して採用可能である。

さらに、広角側レンズ系を選択した場合における開口絞りからレンズ系の像側焦点までの光軸上の距離ＴＬ_w ＝４．５６であり、望遠側レンズ系における最も撮像面側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離（バックフォーカス）ｄ_tbf ＝ｄ_t7＝６．０１であるので、４．５６＝ＴＬ_w ＜ｄ_tbf ＝６．０１となり、条件式（５）を満足している。

このように、２つの焦点距離を切り替え可能な２焦点撮影レンズにおいて、条件式（５）を満足させることにより、望遠側レンズ系または広角側レンズ系への切り替えの際、各レンズを光軸に直交する方向に移動させるだけで両レンズが互いに接触することなくスムーズに切り換えを行うことができる。したがって、このような２焦点撮影レンズの切替機構の大型化および複雑化を防ぎ、よりコンパクトかつ安価な２焦点撮影レンズを実現することができる。また、本実施形態においては、ｄ_tbf −ＴＬ_w ＝１．４５と余裕を持たせており、この余裕部分にシャッタ装置等を設けることができる。

さらに、本実施形態においては、広角側レンズ系の焦点距離ｆ_w ＝３．８２であるので、ＴＬ_w ／ｆ_w ＝１．２０＜１．２２となり、条件式（６）を満足している。また、第４レンズ４の焦点距離ｆ_w1＝３．０８であるので、１．１＜ｆ_w ／ｆ_w1＝１．２４＜１．５となり、条件式（７）を満足している。また、第５レンズ５の焦点距離ｆ_w2＝２．７７であるので、−１．６＜ｆ_w ／ｆ_w2＝−１．３８＜−０．５となり、条件式（８）を満足している。さらに、第５レンズ５の屈折率Ｎ_w2＝１．５８であり、第５レンズ５の物体側面Ｒ_w3の曲率半径ｒ_w3＝−１．１２８であるので、−３．０＜（Ｎ_w2−１）ｆ_w ／ｒ_w3＝−２．０６＜−０．５となり、条件式（９）を満足している。最後に、第４レンズ４のアッベ数ν_w1＝５６．４０であり、第５レンズ５のアッベ数ν_w2＝２９．９０であるので、ν_w1−ν_w2＝２６．５０＞２０となり、条件式（１０）を満足している。

図４は図２の広角側レンズ系における収差図である。図４（ａ）は球面収差を示し、図４（ｂ）は非点収差を示し、図４（ｃ）は歪曲収差を示す。

図４に示すように、３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系でありながら、条件式（６）〜（１０）を満足させることにより、全長が短く十分に広角であるとともに、良好な収差性能を得ることができている。また、すべてのレンズが樹脂材料を使用していることにより、コストも低く、容易に生産することができる。

以上のような２焦点撮影レンズにおいては、ズーム倍率（広角側レンズ系および望遠側レンズ系の焦点距離の比）は２．５倍であり、従来例（特許文献１における１．７４倍）より十分高い倍率を確保することができる。

＜第２実施形態＞
図５は本発明の第２実施形態における２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図である。

第２実施形態においては、望遠側レンズ系は第１実施形態と全く同じものであり、広角側レンズ系については同様のレンズ系から構成される。図５に示す広角側レンズ系の各パラメータ値は、以下に示す通りである。

なお、本実施形態においては、開口絞りから像側焦点までの光軸上の距離ＴＬ_w ＝４．５６５であり、広角側レンズ系の焦点距離ｆ_w ＝３．８９であるので、ＴＬ_w ／ｆ_w ＝１．１８＜１．２２となり、条件式（６）を満足している。また、第４レンズ４の焦点距離ｆ_w1＝２．９０であるので、１．１＜ｆ_w ／ｆ_w1＝１．３４＜１．５となり、条件式（７）を満足している。また、第５レンズ５の焦点距離ｆ_w2＝４．５８であるので、−１．６＜ｆ_w ／ｆ_w2＝−０．８５＜−０．５となり、条件式（８）を満足している。さらに、第５レンズ５の屈折率Ｎ_w2＝１．５８５５であり、第５レンズ５の物体側面Ｒ_w3の曲率半径ｒ_w3＝−１．０９５であるので、−３．０＜（Ｎ_w2−１）ｆ_w ／ｒ_w3＝−２．１＜−０．５となり、条件式（９）を満足している。最後に、第４レンズ４のアッベ数ν_w1＝５６．４０であり、第５レンズ５のアッベ数ν_w2＝２９．９０であるので、ν_w1−ν_w2＝２６．５０＞２０となり、条件式（１０）を満足している。

図６は図５の広角側レンズ系における収差図である。図６（ａ）は球面収差を示し、図６（ｂ）は非点収差を示し、図６（ｃ）は歪曲収差を示す。

本実施形態においても、図６に示すように、３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系でありながら、条件式（６）〜（１０）を満足させることにより、全長が短く十分に広角であるとともに、良好な収差性能を得ることができている。また、すべてのレンズが樹脂材料を使用していることにより、コストも低く、容易に生産することができる。

＜第３実施形態＞
図７は本発明の第３実施形態における２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図である。

第３実施形態においても、望遠側レンズ系は第１実施形態と全く同じものであり、広角側レンズ系については同様のレンズ系から構成される。本実施形態における撮影レンズの各パラメータ値は、以下に示す通りである。

なお、本実施形態においては、開口絞りから像側焦点までの光軸上の距離ＴＬ_w ＝４．
５６１であり、レンズ系の焦点距離ｆ_w ＝３．８５であるので、ＴＬ_w ／ｆ_w ＝１．１９
＜１．２２となり、条件式（６）を満足している。また、第４レンズ４の焦点距離ｆ_w1＝
３．４０であるので、１．１＜ｆ_w ／ｆ_w1＝１．１３＜１．５となり、条件式（７）を満
足している。また、第５レンズ５の焦点距離ｆ_w2＝４．８１であるので、−１．６＜ｆ_w
／ｆ_w2＝−０．８＜−０．５となり、条件式（８）を満足している。さらに、第５レンズ
５の屈折率Ｎ_w2＝１．５８５５であり、第５レンズ５の物体側面Ｒ_w3の曲率半径ｒ_w3＝−
１．３９６であるので、−３．０＜（Ｎ_w2−１）ｆ_w ／ｒ_w3＝−１．６＜−０．５となり
、条件式（９）を満足している。最後に、第４レンズ４のアッベ数ν_w1＝５６．４０であ
り、第５レンズ５のアッベ数νｗ２＝２９．９０であるので、νｗ１−ν_w2＝２６．５０
＞２０となり、条件式（１０）を満足している。

図８は図７の広角側レンズ系における収差図である。図８（ａ）は球面収差を示し、図８（ｂ）は非点収差を示し、図８（ｃ）は歪曲収差を示す。

本実施形態においても、図８に示すように、３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系でありながら、条件式（６）〜（１０）を満足させることにより、全長が短く十分に広角であるとともに、良好な収差性能を得ることができている。また、すべてのレンズが樹脂材料を使用していることにより、コストも低く、容易に生産することができる。

なお、以上の実施形態で説明した広角側レンズ系においては、レンズ面Ｒ_w1，Ｒ_w2，Ｒ_w3，Ｒ_w4，Ｒ_w5およびＲ_w6において非球面であるレンズを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜選択して採用可能である。

＜第４実施形態＞
図９は本発明の第４実施形態における２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図である。

第４実施形態においても、望遠側レンズ系は第１実施形態と全く同じものである。一方、広角側レンズ系は、図９に示すように、物体側より順に、第７レンズ７、開口絞り１２、および第８レンズ８を具備する第３のレンズ系１５から構成される。前記第７レンズ７は、物体側レンズ面Ｒ_w1に凸面を有する正のメニスカスレンズであり、前記第８レンズ８は、像側レンズ面Ｒ_w4に凸面を有する正のメニスカスレンズである。また、第８レンズ８の像側レンズ面Ｒ_w4と撮像面ＩＭＧとの間にＣＣＤ等の固体撮像素子におけるフェイスプレートまたはフィルタ等の光学部材９が配置される。

図９に示す広角側レンズ系の各パラメータ値は、以下に示す通りである。

なお、本実施形態においては、第７レンズ７の焦点距離ｆ_w1＝３．５４２ｍｍであり、
第３のレンズ系１５の焦点距離ｆ_w ＝２．６２８ｍｍであるので、０．５＜ｆ_w1／ｆ_w ＝
１．３４＜１．５となり、条件式（１１）を満足している。また、第７レンズ７の物体側
レンズ面Ｒ_w1の曲率半径ｒ_w1＝０．７００ｍｍであるので、１．０＜ｆ_w ／ｒ_w1＝３．７
５＜４．０となり、条件式（１２）を満足している。なお、第３のレンズ系１５の全長Ｌ
を第３レンズ系１５の焦点距離ｆｗ で正規化した値Ｌ／ｆ_w ＝１．２６となり、第３の
レンズ系１５の全長Ｌがレンズ系の焦点距離ｆ_w の１．３倍以下と非常にコンパクトな撮
影レンズを実現している。

図１０は図９の広角側レンズ系における収差図である。図９（ａ）は球面収差を示し、図９（ｂ）は非点収差を示し、図９（ｃ）は歪曲収差を示す。

本実施の形態においては、従来技術に比較して、非常にコンパクトな撮影レンズを実現しているにも関わらず、各収差とも良好に補正されている。

＜第５実施形態＞
図１１は本発明の第５実施形態における２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図である。

本実施形態に係る撮影レンズが第４実施形態と異なる点は、図１１に示すように、開口絞り１２の位置が第７レンズ７の前方（物体側）にあることである。

以上の構成を有する本実施形態における撮影レンズの各パラメータ値は、以下に示す通
りである。

なお、本実施形態においては、第７レンズ７の焦点距離ｆ_w1＝２．６６９ｍｍであり、第３のレンズ系１５の焦点距離ｆ_w ＝２．３２３ｍｍであるので、０．５＜ｆ_w1／ｆ_w ＝０．８６＜１．５となり、条件式（１１）を満足している。また、第７レンズ７の物体側レンズ面Ｒ_w1の曲率半径ｒ_w1＝０．７８２ｍｍであるので、１．０＜ｆ_w ／ｒ_w1＝２．９７＜４．０となり、条件式（１２）を満足している。なお、第３のレンズ系１５の全長Ｌを第３のレンズ系１５の焦点距離ｆ_w で正規化した値Ｌ／ｆ_w ＝１．１３となり、第３のレンズ系１５の全長Ｌがレンズ系の焦点距離ｆ_w の１．３倍以下と非常にコンパクトな撮影レンズを実現している。

図１２は図１１の撮影レンズにおける収差図である。図１２（ａ）は球面収差を示し、図１２（ｂ）は非点収差を示し、図１２（ｃ）は歪曲収差を示す。

本実施の形態においても、従来技術に比較して、非常にコンパクトな撮影レンズを実現しているにも関わらず、各収差とも良好に補正されている。

なお、上記２つの実施形態の第３のレンズ系１５のいずれにおいても、レンズ面Ｒ_w1，Ｒ_w2，Ｒ_w3，およびＲ_w4において非球面であるレンズを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜選択して採用可能である。

本発明に係る２焦点撮影レンズは、２つの焦点距離を切り替え可能な２焦点撮影レンズにおいて、条件式（５）を満足させることにより、望遠側レンズ系と広角側レンズ系との切り替えをスムーズに行うことができる。また、望遠側レンズ系として３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系を採用しながら、条件式（１）を満足させることにより、全長が短く小型化可能であるとともに、条件式（２）〜（４）を満足させることにより、良好な収差性能を得ることができ、さらに、広角側レンズ系として３群３枚という非常にシンプルな構成のレンズ系を採用しながら、条件式（６）〜（１０）を満足させることにより、全長が短く十分に広角であるとともに、良好な収差性能を得ることができる。また、第２のレンズ系のすべてのレンズが樹脂材料を使用していることにより、コストも低く、容易に生産することができ、あるいは、広角側レンズ系を２枚のレンズで構成し、レンズ系の各パラメータが条件式（１１）を満足させることにより、小型化を達成し、条件式（１１）（１２）を満足させることにより、諸収差の補正を良好に行うことができ、加えて、条件式（１２）を満足させることにより、加工性をよくすることができる。

このように、本発明に係る２焦点撮影レンズは、上記の特有の効果を奏し、デジタルスチルカメラ等のカメラに搭載される撮影レンズ、特に、望遠側レンズ系と広角側レンズ系とを切り替えることにより２つの焦点距離を選択可能な２焦点撮影レンズ等として有用である。

本発明に係る２焦点撮影レンズは、上記特有の効果が必要な技術分野等の用途にも適用できる。

本発明の第１実施形態における２焦点撮影レンズの望遠側レンズ系切り替え時の断面図 図１の２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図 図１の望遠側レンズ系における収差図 図２の広角側レンズ系における収差図 本発明の第２実施形態における２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図 図５の広角側レンズ系における収差図 本発明の第３実施形態における２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図 図７の広角側レンズ系における収差図 本発明の第４実施形態における２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図 図９の広角側レンズ系における収差図 本発明の第５実施形態における２焦点撮影レンズの広角側レンズ系切り替え時の断面図 図１１の撮影レンズにおける収差図

符号の説明

１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 第３レンズ
４ 第４レンズ
５ 第５レンズ
６ 第６レンズ
７ 第７レンズ
８ 第８レンズ
１０，１１，１２ 開口絞り
１３ 第１のレンズ系
１４ 第２のレンズ系
１５ 第３のレンズ系

Claims (5)

1. 物体側より順に、第１レンズ、第２レンズ、開口絞り，および第３レンズを具備する第１のレンズ系から構成される撮影レンズであって、
   前記第１レンズは、正の屈折力を有するレンズであり、
   前記第２レンズは、負の屈折力を有するレンズであり、
   前記第３レンズは、正の屈折力を有するレンズであり、
   前記第１のレンズ系は、以下の条件を満たすことを特徴とする撮影レンズ。
   ＴＬ_ｔ／ｆ_ｔ ＜１．０ ・・・（１）
   ３．０＜ｆ_ｔ ／ｆ_ｔ１＜３．２ ・・・（２）
   １．９＜ｆ_ｔ ／ｆ_ｔ３＜２．１ ・・・（３）
   ２０＜ν_ｔ１−ν_ｔ２ ・・・（４）
   ただし、ＴＬ_ｔ は第１レンズの物体側レンズ面からレンズ系の像側焦点までの光軸上の距離、ｆ_ｔ は第１のレンズ系の焦点距離、ｆ_ｔ１は第１レンズの焦点距離、ｆ_ｔ３は第３レンズの焦点距離、ν_ｔ１は第１レンズのアッベ数、ν_ｔ２は第２レンズのアッベ数である。
2. 望遠側レンズ系および当該望遠側レンズ系より焦点距離の短い広角側レンズ系を具備し、前記望遠側レンズ系と前記広角側レンズ系とを切り替えることにより２つの焦点距離を選択可能な２焦点撮影レンズであって、
   前記望遠側レンズ系として請求項１記載の撮影レンズを適用し、
   前記広角側レンズ系と以下の条件を満たすことを特徴とする２焦点撮影レンズ。
   ＴＬ_w ＜ｄ_tbf ・・・（５）
   ただし、ＴＬ_w は広角側レンズ系を選択した場合における開口絞りからレンズ系の像側焦点までの光軸上の距離、ｄ_tbf は望遠側レンズ系における最も撮像面側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離である。
3. 前記広角側レンズ系は、物体側より順に、開口絞り、第４レンズ、第５レンズおよび第６レンズを具備する第２のレンズ系から構成され、
   前記第４レンズは、樹脂材料が使用され、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、
   前記第５レンズは、樹脂材料が使用され、物体側が凹で負の屈折力を有するメニスカスレンズであり、
   前記第６レンズは、樹脂材料が使用され、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、
   前記第２のレンズ系は、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項２記載の２焦点撮影レンズ。
   ＴＬ_ｗ ／ｆ_ｗ ＜１．２２ ・・・（６）
   １．１＜ｆ_ｗ ／ｆ_ｗ１＜１．５ ・・・（７）
   −１．６＜ｆ_ｗ ／ｆ_ｗ２＜−０．５ ・・・（８）
   −３．０＜（Ｎ _ｗ２ −１）ｆ _ｗ ／ｒ _ｗ２ ＜−１．６ ・・・（９）
   ν_ｗ１−ν_ｗ２＞２０ ・・・（１０）
   ただし、ｆ_ｗ は第２のレンズ系の焦点距離、ｆ_ｗ１は第４レンズの焦点距離、ｆ_ｗ２は第５レンズの焦点距離、Ｎ_ｗ２は第５レンズの屈折率、ｒ_ｗ３は第５レンズの物体側レンズ面の曲率半径、ν_ｗ１は第４レンズのアッベ数、ν_ｗ２は第５レンズのアッベ数である。
4. 前記広角側レンズ系は、物体側より順に、第７レンズ、開口絞り、および第８レンズを具備する第３のレンズ系から構成される撮影レンズであって、
   前記第７レンズは、物体側レンズ面に凸面を有する正のメニスカスレンズであり、
   前記第８レンズは、像側レンズ面に凸面を有する正のメニスカスレンズであり、
   前記レンズ系は、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項２記載の２焦点撮影レンズ。
   ０．５＜ｆ_ｗ１／ｆ_ｗ ＜１．５ ・・・（１１）
   １．０＜ｆ_ｗ ／ｒ_ｗ１＜４．０ ・・・（１２）
   ただし、ｆ_ｗ１は第７レンズの焦点距離、ｆ_ｗは第３のレンズ系の焦点距離、ｒ_ｗ１は第７レンズの物体側レンズ面の曲率半径である。
   
5. 前記広角側レンズ系は、物体側より順に、開口絞り、第９レンズ、および第１０レンズを具備する第４のレンズ系から構成され、
   前記第９レンズは、物体側が凸で正の屈折力を有するメニスカスレンズであり、
   前記第１０レンズは、物体側が凸で負の屈折力を有するメニスカスレンズであり、
   前記第４のレンズ系は、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項２記載の２焦点撮影レンズ。
   ０．５＜ｆ_ｗ１／ｆ_ｗ ＜１．５ ・・・（１３）
   １．０＜ｆ_ｗ ／ｒ_ｗ１＜４．０ ・・・（１４）
   ただし、ｆ_ｗ１は第９レンズの焦点距離、ｆ_ｗ は第４のレンズ系の焦点距離、ｒ_ｗ１は第９レンズの物体側レンズ面の曲率半径である。
   

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