JP5601572B2 - 結像レンズ、撮像装置および情報装置 - Google Patents
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Description
ここで、高性能化という面では、少なくとも、1,000万〜2,000万画素程度の撮像素子に対応し得る解像力を有することに加え、絞り開放からコマフレアが少なく高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがないこと、色収差が少なく輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じないこと、そして歪曲収差が少なく直線を直線として描写可能なことなどが必要となる。
さらに、大口径化という面では、ズームレンズを搭載した一般のコンパクトカメラと差別化する必要性から、少なくともF2.8未満の開放F値(Fナンバ)が必要となる。
また、撮影レンズの画角については、ある程度の広角を望むユーザが多く、結像レンズの半画角は38度近傍であることが望ましい。半画角38度は、在来の35mm銀塩フィルム(いわゆるライカ判銀塩フィルム)を用いる35mm銀塩カメラ換算の焦点距離で28mmに相当する。
ディジタルカメラ用の結像レンズとしては多くの種類が考えられるが、広角単焦点レンズの代表的な構成としては、物体側に負の屈折力のレンズ群、像側に正の屈折力のレンズ群を配設した、いわゆるレトロフォーカスタイプが挙げられる。撮像素子として用いるエリアセンサが、各画素毎に色フィルタやマイクロレンズを有するという特性を有していることから、射出瞳位置を像面から遠ざけ、周辺光束がセンサに対してなるべく垂直に近い角度で入射するようにしたいという要求の存在が、レトロフォーカスタイプが採用される主な理由である。しかしながら、レトロフォーカスタイプは、その屈折力配置の非対称性が大きく、コマ収差や歪曲収差、そして倍率色収差等の補正が不完全になりがちである。
そのようなレトロフォーカスタイプの結像レンズであって、開放F値が2.8未満で、且つ38度前後の半画角を有していながら、各種収差が比較的良好に補正されるものが、特許文献1(特開2010−39088号)および特許文献2(特開平9−96759号)等に開示されている。
特許文献1(特開2010−39088号)に示された結像レンズは、開放F値がF1.9程度と明るいが、レンズ全長が最大像高の9倍以上と非常に大きい。また、特許文献2(特開平9−96759号)に示された結像レンズは、半画角が41.5度と広角ではあるが、レンズ全長が最大像高の6倍以上と大きい。
しかしながら、特許文献1(特開2010−39088号)に示された結像レンズは、開放F値がF1.9程度と充分な明るさを有しており、大口径化の面では注目に値するが、レンズ全長が最大像高の9倍以上と非常に大きく、小型化の面では不充分である。また、特許文献2(特開平9−96759号)に示された結像レンズは、半画角が41.5度と広角ではあるものの、レンズ全長が最大像高の6倍以上と大きく、やはり小型化の面では、不充分である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、半画角が38度程度と広角で、且つ開放F値が2.8未満と大口径で、充分に小型であって、非点収差や像面湾曲、倍率色収差、コマ収差の色差、歪曲収差等を充分に低減して、1,000万〜2,000万画素の撮像素子に対応する解像力を有するとともに、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じることなく、そして直線を直線として歪みなく描写することを可能として、高性能を得ることを可能とする結像レンズ、撮像装置および情報装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項2の目的は、広角で且つ大口径で、充分に小型であり、収差および色差等を充分に低減して、高い解像力を有するとともに、射出瞳位置を像面から充分に遠ざけて、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じることなく、しかも歪みのない描写を可能とする高性能の結像レンズを提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、像面の平坦性などを向上して、さらに高性能を得ること可能とする結像レンズを提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、小型化と高性能化をより適切にバランスさせることを可能とする結像レンズを提供することにある。
本発明の請求項5の目的は、特に、大口径化に伴う球面収差の発生を抑制して、さらに高性能を得ることを可能とする結像レンズを提供することにある。
本発明の請求項6の目的は、特に、色収差をより良好に補正して、さらに一層高性能を得ることを可能とする結像レンズを提供することにある。
本発明の請求項8の目的は、特に、有限距離に位置する物体へのフォーカシングに伴う結像性能の変化を抑制して、小型で高性能を得ることを可能とする結像レンズを提供することにある。
本発明の請求項9の目的は、特に、有限距離に位置する物体へのフォーカシングに伴う結像性能の変化をさらに抑制して、小型でより高性能を得ることを可能とする結像レンズを提供することにある。
本発明の請求項10の目的は、半画角が38度程度と広角で且つFナンバが2.8未満と大口径で、充分に小型であり、収差および色差等を充分に低減して、1000万画素の撮像素子に対応した高い解像力を有するとともに、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じることなく、しかも歪みのない描写を可能とする高性能の結像レンズを撮像用光学系として使用して、小型で高画質の撮像をすることを可能とする撮像装置を提供することにある。
開口絞りの物体側に第1レンズ群を、そして前記開口絞りの像側に正の屈折力を有する第2レンズ群をそれぞれ配設し、
前記第1レンズ群が、物体側から、順に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群と、正の屈折力を有する第1Rレンズ群とを配置して構成される結像レンズにおいて、
前記第1Fレンズ群を、物体側から、順に、像側に曲率の大きな面を向けた第1負レンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた第2負レンズとを配置して構成し、
前記第1Rレンズ群を、正レンズおよび全体として正の屈折力を有する接合レンズのいずれか一方で構成するとともに、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr21 、前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr22 、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとして、
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r21+r22)/(r21−r22)<−0.7
〔3〕 0.8<Bf/Y′<1.6
を満足することを特徴としている。
開口絞りの物体側に第1レンズ群を、そして前記開口絞りの像側に正の屈折力を有する第2レンズ群をそれぞれ配設し、
前記第1レンズ群が、物体側から、順に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群と、正の屈折力を有する第1Rレンズ群とを配置して構成される結像レンズにおいて、
前記第1Fレンズ群を、物体側から、順に、像側に曲率の大きな面を向けた第1負レンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた第2負レンズとを配置して構成し、
前記第1Rレンズ群を、正レンズおよび全体として正の屈折力を有する接合レンズのいずれか一方で構成するとともに、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr 21 、前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr 22 、前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をLとして、
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r 21 +r 22 )/(r 21 −r 22 )<−0.7
〔4〕 0.20<L1/L<0.32
を満足することを特徴としている。
当該結像レンズ全系の焦点距離をfA、そして前記第1レンズ群の焦点距離をf1として、
条件式:
〔5〕 0.0<fA/f1<0.6
を満足することを特徴としている。
請求項4に記載した本発明に係る結像レンズは、請求項3の結像レンズであって、
前記第1Fレンズ群の焦点距離をf1F、そして前記第1Rレンズ群の焦点距離をf1Rとして、
条件式:
〔6〕 −1.3<f1F/f1R<−0.7
を満足することを特徴としている。
前記第1Fレンズ群と前記第1Rレンズ群との間隔をA1F−1R、そして前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1として、
条件式:
〔7〕 0.0<A1F−1R/L1<0.1
を満足することを特徴としている。
請求項6に記載した本発明に係る結像レンズは、請求項1〜請求項5のいずれか1項の結像レンズであって、
前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの屈折率をnd、前記第1負レンズまたは前記第2負レンズのアッベ数をνd、そして前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの部分分散比をPg,Fとし、
前記部分分散比Pg,Fが、当該負レンズを構成する光学ガラスの、g線、F線およびC線に対する屈折率をそれぞれng、nFおよびnCとして、
Pg,F=(ng−nF)/(nF−nC)
であるとして、
前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズおよび前記第2負レンズの少なくとも一方は、
条件式:
〔8〕 1.45<nd<1.65
〔9〕 55.0<νd<95.0
〔10〕 0.015<Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)<0.050
を満足することを特徴としている。
前記第1Rレンズ群は、物体側から、順に、正レンズと、負レンズとを配置して構成される接合レンズであることを特徴としている。
請求項8に記載した本発明に係る結像レンズは、請求項1〜請求項7のいずれか1項の結像レンズであって、
近距離物体への合焦に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔を無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔よりも短縮させる構成としてなることを特徴としている。
請求項9に記載した本発明に係る結像レンズは、請求項8の結像レンズであって、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2M、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfM、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとして、
条件式:
〔11〕 −0.5<(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)<−0.2
を満足することを特徴としている。
請求項11に記載した本発明に係る情報装置は、撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項1〜請求項9のいずれか1項の結像レンズを用いることを特徴としている。
開口絞りの物体側に第1レンズ群を、そして前記開口絞りの像側に正の屈折力を有する第2レンズ群をそれぞれ配設し、
前記第1レンズ群が、物体側から、順に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群と、正の屈折力を有する第1Rレンズ群とを配置して構成される結像レンズにおいて、
前記第1Fレンズ群を、物体側から、順に、像側に曲率の大きな面を向けた第1負レンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた第2負レンズとを配置して構成し、
前記第1Rレンズ群を、正レンズおよび全体として正の屈折力を有する接合レンズのいずれか一方で構成するとともに、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr21 、前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr22 、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとして、
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r21+r22)/(r21−r22)<−0.7
〔3〕 0.8<Bf/Y′<1.6
を満足することにより、
半画角が38度程度と広角で且つFナンバが2.8未満と大口径で、充分に小型であり、非点収差や像面湾曲、歪曲収差および倍率色収差、コマ収差の色差等を充分に低減して、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した高い解像力を有するとともに、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じることなく、直線を直線として歪みのない描写が可能となり、高性能を得ることができ、小型で携帯性に優れ、且つ非常に高画質の結像レンズを実現することができる。
前記第1レンズ群が、物体側から、順に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群と、正の屈折力を有する第1Rレンズ群とを配置して構成される結像レンズにおいて、
前記第1Fレンズ群を、物体側から、順に、像側に曲率の大きな面を向けた第1負レンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた第2負レンズとを配置して構成し、
前記第1Rレンズ群を、正レンズおよび全体として正の屈折力を有する接合レンズのいずれか一方で構成するとともに、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr 21 、前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr 22 、前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をLとして、
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r 21 +r 22 )/(r 21 −r 22 )<−0.7
〔4〕 0.20<L1/L<0.32
を満足することにより、
半画角が38度程度と広角で且つFナンバが2.8未満と大口径で、充分に小型であり、非点収差や像面湾曲、歪曲収差および倍率色収差、コマ収差の色差等を充分に低減して、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した高い解像力を有するとともに、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じることなく、直線を直線として歪みのない描写が可能となり、射出瞳位置を像面から充分に遠ざけて、高性能を得ることができ、射出瞳位置を像面から充分に遠ざけて小型で且つ非常に高画質の結像レンズを実現することができる。
当該結像レンズ全系の焦点距離をfA、そして前記第1レンズ群の焦点距離をf1として、
条件式:
〔5〕 0.0<fA/f1<0.6
を満足することにより、
特に、像面の平坦性などを向上して、さらに高性能を得るこが可能となり、絞り開放から画面全体にわたって高い解像度を有する、より高画質の結像レンズを実現することができる。
本発明の請求項4の結像レンズによれば、請求項3の結像レンズにおいて、
前記第1Fレンズ群の焦点距離をf1F、そして前記第1Rレンズ群の焦点距離をf1Rとして、
条件式:
〔6〕 −1.3<f1F/f1R<−0.7
を満足することにより、
特に、小型化と高性能化をより適切にバランスさせることが可能となり、より小型で且つより高画質の結像レンズを実現することができる。
前記第1Fレンズ群と前記第1Rレンズ群との間隔をA1F−1R、そして前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1として、
条件式:
〔7〕 0.0<A1F−1R/L1<0.1
を満足することにより、
特に、大口径化に伴う球面収差の発生を抑制して、さらに高性能を得ることが可能となり、絞り開放から、より先鋭度の高い画像を得ることが可能な高画質の結像レンズを実現することができる。
前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの屈折率をnd、前記第1負レンズまたは前記第2負レンズのアッベ数をνd、そして前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの部分分散比をPg,Fとし、
前記部分分散比Pg,Fが、当該負レンズを構成する光学ガラスの、g線、F線およびC線に対する屈折率をそれぞれng、nFおよびnCとして、
Pg,F=(ng−nF)/(nF−nC)
であるとして、
前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズおよび前記第2負レンズの少なくとも一方は、
条件式:
〔8〕 1.45<nd<1.65
〔9〕 55.0<νd<95.0
〔10〕 0.015<Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)<0.050
を満足することにより、
特に、色収差をより良好に補正して、さらに一層高性能を得ることが可能となり、色ずれや色滲みが気になることがない、より高画質の結像レンズを実現することができる。
前記第1Rレンズ群は、物体側から、順に、正レンズと、負レンズとを配置して構成される接合レンズであることにより、
特に、請求項6とは異なる方法で色収差の発生を抑えて、さらに一層高性能を得ることが可能となり、色ずれや色滲みが気になることがない、より高画質の結像レンズを実現することができる。
本発明の請求項8の結像レンズによれば、請求項1〜請求項7のいずれか1項の結像レンズにおいて、
近距離物体への合焦に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔を無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔よりも短縮させる構成としてなることにより、
特に、有限距離に位置する物体へのフォーカシングに伴う結像性能の変化を抑制して、小型で高性能を得ることが可能となり、無限遠から最短撮影距離までの全撮像領域で画面全体にわたって高い解像度を有する、小型で且つ高画質の結像レンズを実現することができる。
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2M、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfM、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとして、
条件式:
〔11〕 −0.5<(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)<−0.2
を満足することにより、
特に、有限距離に位置する物体へのフォーカシングに伴う結像性能の変化をさらに抑制して、小型でより高性能を得ることが可能となり、無限遠から最短撮像距離までの全撮像領域で画面全体にわたって高い解像度を有する、小型で且つより高画質の結像レンズを実現することができる。
撮像用光学系として、請求項1〜請求項9のうちのいずれか1項に記載の結像レンズを含むことにより、
半画角が38度程度と広角で且つFナンバが2.8未満と大口径でありながら、充分に小型であり、非点収差や像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差およびコマ収差の色差等を充分に低減して、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した高い解像力を有するとともに、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じることなく、しかも直線を直線として歪みのない描写を可能とする高性能の結像レンズを撮像用光学系として使用して、小型で高画質の撮像をすることが可能となり、ユーザは携帯性に優れた撮像装置で高画質な画像を撮像することができる。
撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項1〜請求項9のいずれか1項の結像レンズを用いることにより、
半画角が38度程度と広角で且つFナンバが2.8未満と大口径でありながら、充分に小型であり、非点収差や像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差およびコマ収差の色差等を充分に低減して、1000万〜2000万画素の撮像素子に対応した高い解像力を有するとともに、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じることなく、しかも直線を直線として歪みのない描写を可能とする高性能の結像レンズを、撮像機能のための撮像用光学系として使用して、小型で高画質の撮像をすることが可能となり、ユーザは携帯性に優れた情報装置で高画質な画像を撮像して、その画像を外部に送信したりすることができる。
本発明の請求項1〜請求項9に記載の結像レンズは、開口絞りの物体側に第1レンズ群を、前記開口絞りの像側に正の屈折力を有する第2レンズ群をそれぞれ配設し、前記第1レンズ群が、物体側から、順に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群と、正の屈折力を有する第1Rレンズ群とを配置して構成する結像レンズであって、さらに、それぞれ次のような特徴を有している。ここで、第1Fレンズ群は、第1レンズ群のうち、前方に位置するレンズ群を指し、第1Rレンズ群は、第1レンズ群のうち後方に位置するレンズ群を指すものとする。
前記第1Fレンズ群を、物体側から、順に、像側に曲率の大きな面を向けた第1負レンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた第2負レンズとを配置して構成し、
前記第1Rレンズ群を、正レンズおよび全体として正の屈折力を有する接合レンズのいずれか一方で構成するとともに、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr21 、前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr22 、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとするとき、次の条件式を満足する。
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r21+r22)/(r21−r22)<−0.7
〔3〕 0.8<Bf/Y′<1.6
請求項2に係る結像レンズは、開口絞りの物体側に第1レンズ群を、そして前記開口絞りの像側に正の屈折力を有する第2レンズ群をそれぞれ配設し、
前記第1レンズ群が、物体側から、順に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群と、正の屈折力を有する第1Rレンズ群とを配置して構成される結像レンズにおいて、
前記第1Fレンズ群を、物体側から、順に、像側に曲率の大きな面を向けた第1負レンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた第2負レンズとを配置して構成し、
前記第1Rレンズ群を、正レンズおよび全体として正の屈折力を有する接合レンズのいずれか一方で構成するとともに、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr 21 、そして前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr 22 、前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をLとするとき、次の条件式を満足する。
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r 21 +r 22 )/(r 21 −r 22 )<−0.7
〔4〕 0.20<L1/L<0.32
条件式:
〔5〕 0.0<fA/f1<0.6
請求項4に係る結像レンズは、請求項3の結像レンズにおいて、前記第1Fレンズ群の焦点距離をf1F、そして前記第1Rレンズ群の焦点距離をf1Rとするとき、次の条件式を満足する。
条件式:
〔6〕 −1.3<f1F/f1R<−0.7
請求項5に係る結像レンズは、請求項1〜請求項4のいずれか1項の結像レンズにおいて、前記第1Fレンズ群と前記第1Rレンズ群との間隔をA1F−1R、そして前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1とするとき、次の条件式を満足する。
〔7〕 0.0<A1F−1R/L1<0.1
請求項6に係る結像レンズは、請求項1〜請求項5のいずれか1項の結像レンズにおいて、前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの屈折率をnd、前記第1負レンズまたは前記第2負レンズのアッベ数をνd、そして前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの部分分散比をPg,Fとして、前記部分分散比Pg,Fが、当該負レンズを構成する光学ガラスの、g線、F線およびC線に対する屈折率をそれぞれng、nFおよびnCとすれば、Pg,F=(ng−nF)/(nF−nC)であるとするとき、前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズおよび前記第2負レンズの少なくとも一方は、次の条件式を満足する。
条件式:
〔8〕 1.45<nd<1.65
〔9〕 55.0<νd<95.0
〔10〕 0.015<Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)<0.050
請求項7に係る結像レンズは、請求項1〜請求項6のいずれか1項の結像レンズにおいて、前記第1Rレンズ群は、接合レンズであって、該接合レンズは、物体側から、順次、正レンズと、負レンズとを配置して構成する。
請求項8に係る結像レンズは、請求項1〜請求項7のいずれか1項の結像レンズにおいて、近距離物体への合焦に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔を、無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔よりも短縮させる構成とする。
請求項9に係る結像レンズは、請求項8の結像レンズにおいて、無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2M、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfM、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとするとき、次の条件式を満足する。
条件式:
〔11〕 −0.5<(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)<−0.2
請求項10に係る撮像装置は、撮像用光学系として、請求項1〜請求項9のうちのいずれか1項に記載の結像レンズを用いる。
次に、上述した本発明の特許請求の範囲の各請求項に定義した実施の形態についてさらに詳細に説明する。
本発明に係る結像レンズのような、いわゆるレトロフォーカスタイプの結像レンズは、一般に、物体側に負の屈折力有するレンズ系、像側に正の屈折力を有するレンズ系を配置したものであり、その非対称性に起因して、歪曲収差や倍率色収差等が発生し易く、それら収差を低減することが大きな課題となる。また、大口径化しようとすると、それに伴って、コマ収差やコマ収差の色差を補正することが困難となり、さらに課題が累積してしまう。さらに、レトロフォーカスタイプのレンズ系は、そもそも主点を後側(すなわち像側)に移動させ、バックフォーカスを確保することを目的として開発されたタイプのレンズ系であるため、上述した収差補正の困難さと相まってレンズ全長が大きくなり易いという傾向がある。本発明においては、以下に述べるような構成を採ることによって、これらの課題を解決することを可能とした。
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r21+r22)/(r21−r22)<−0.7
〔3〕 0.8<Bf/Y′<1.6
但し、無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr21 、前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr22 、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとする。
さらに、ポイントとなるのは、前記第1Fレンズ群の中で、物体側から2番目に配設される前記第2負レンズの形状である。前記第1レンズ群は、その物体側に負の屈折力を有するレンズ群(第1Fレンズ群)を有し、像側に正の屈折力を有するレンズ群(第1Rレンズ群)が配設されるように構成するが、従来の類似した例では、これらの間隔を比較的大きく取ることによって、画角の確保と球面収差を始めとする各種収差の補正を両立させているものが多い。しかしながら、それでは充分な小型化を達成することはできない。これを解決する手段が、前記第2負レンズを、物体側に曲率の大きな面を向けた構成とすることであり、具体的には、条件式〔1〕の範囲に入るようなレンズ全長を前提として、条件式〔2〕を満足する形状が良い。なお、条件式〔2〕が、−7.0以下であると、前記第2負レンズの屈折力が小さくなったり、前記第2負レンズの物体側面と像側面で収差が相殺され易くなったりして、他のレンズとの収差のやり取りが減少し、前記第2負レンズの収差補正に果たす役割が限定され、全体の収差レベルが小さくならない。
なお、条件式〔3〕が、0.8以下であると、沈胴構造のカメラを前提とした場合に、効率良く収納することができなくなったり、前記第2レンズ群のレンズ面における傷またはごみ等が画像に影響し易くなったりして好ましくない。一方、条件式〔3〕が、1.6以上であると、実質的にレンズ群を配置することができる空間が狭くなってしまい、充分な収差補正を行うことが困難となり易い。
条件式:
〔4〕 0.20<L1/L<0.32
但し、前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をLとする。
なお、条件式〔4〕が、0.20以下であると、前記第1レンズ群として配設される3群3枚もしくは3群4枚のレンズが、充分な自由度を持って収差補正するのに適した形状にならなくなるおそれがある。一方、条件式〔4〕が、0.32以上であると、絞りが像面に近付き過ぎてしまい、射出瞳位置を像面から遠ざけることが困難になったり、それをリカバリするために前記第2レンズ群内の屈折力配置がバランスを欠いたりして、好ましくない。
条件式:
〔5〕 0.0<fA/f1<0.6
但し、当該結像レンズ全系の焦点距離をfA、そして前記第1レンズ群の焦点距離をf1とする。
本発明に係る結像レンズにおいて、前記第1レンズ群は、いわば前記第2レンズ群に付加したワイドコンバータのような役割を果たしていると考えることもできる。しかしながら、実際の収差補正の上では、前記第1レンズ群が完全にアフォーカルであることが最良であるわけではない。なお、fA/f1が、0.0以下であると、前記第2レンズ群の屈折力を強くしなければならず、像面の曲がりが大きくなったり、負の歪曲収差が大きく発生し易くなったりして、好ましくない。一方、fA/f1が、0.6以上であると、前記第2レンズ群の結像作用への寄与が少なくなって、前記第1レンズ群が、これを分担するようになるため、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間で比較的大きな収差のやり取りが発生し、必要以上に製造誤差感度が高まったりして、好ましくない。
条件式:
〔6〕 −1.3<f1F/f1R<−0.7
但し、前記第1Fレンズ群の焦点距離をf1F、そして前記第1Rレンズ群の焦点距離をf1Rとする。
ここで、条件式〔6〕が−1.3以下であると、前記第1レンズ群が比較的強い正の屈折力を有するようになり、条件式〔5〕を満足することが難しくなってしまう。一方、条件式〔6〕が−0.7であると、条件式〔5〕を満足するためには前記第1レンズ群が大型化したり、無理に小型化すれば収差補正が困難になるなどして、好ましくない。
〔5′〕 0.0<fA/f1<0.3
〔6′〕 −1.0<f1F/f1R<−0.7
加えて、前記第1レンズ群は、次の条件式を満足することが望ましい。
条件式:
〔7〕 0.0<A1F−1R/L1<0.1
但し、前記第1Fレンズ群と前記第1Rレンズ群との間隔をA1F−1R、そして前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1とする。
前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズおよび前記第2負レンズの少なくとも一方の材質は、次の条件式を満足することが望ましい。
条件式:
〔8〕 1.45<nd<1.65
〔9〕 55.0<νd<95.0
〔10〕 0.015<Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)<0.050
但し、前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの屈折率をnd、前記第1負レンズまたは前記第2負レンズのアッベ数をνd、そして前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの部分分散比をPg,Fとする。ここで、部分分散比Pg,Fは、当該負レンズを構成する光学ガラスの、g線、F線およびC線に対する屈折率をそれぞれng、nFおよびnCとして、
Pg,F=(ng−nF)/(nF−nC)
であらわされる。
また、前記第1Rレンズ群は、接合レンズであって、物体側から、順に、正レンズと、負レンズとを配置して構成されることが望ましい。
このように、前記第1Rレンズ群を、物体側から、順に、正レンズと、負レンズとを配置して構成される接合レンズとすることによって、軸上色収差をより良好に補正することが可能となる。
本発明に係る結像レンズにおいて、近距離物体への合焦に際しては、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔を無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔よりも短縮することが望ましい。
結像レンズの単純な全体繰り出しで近距離物体への合焦を行うと、プラスの像面湾曲(周辺でレンズから遠ざかる方向の像面湾曲)が発生し易いが、繰り出しに伴って前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔を適宜短縮することにより、像面湾曲の発生を抑えることが可能となる。
条件式:
〔11〕 −0.5<(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)<−0.2
但し、無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2M、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfM、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとする。
なお、条件式〔11〕が−0.5以下であると、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔の変化が過大となって、無限遠に比較して近距離でマイナスの像面湾曲が発生し易い。一方、条件式〔11〕が−0.2以上であると、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔の変化が不足となり、無限遠に比較して近距離でプラスの像面湾曲が発生し易い。
前記第2Fレンズ群は、全体として物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズとすることができる。前記第2Mレンズ群は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとするか、または全体として物体側に凹面を向けた負メニスカス形状を有する接合レンズとすることができる。前記第2Rレンズ群は、像側に凸面を向けた正レンズとすることができる。
歪曲収差等をより良好に補正するためには、前記第2Rレンズ群に非球面を設けることが望ましい。また、小型化に伴って増大しがちな各種収差を抑制するためには、前記第1Fレンズ群にも非球面を設けることが望ましい。前記第1Fレンズと前記第2Rレンズ群の非球面は、互いに収差補正の役割を補完し合い、より効果的に働くため、同時に設けることが望ましい。
さらに、本発明に係る撮像装置は、例えばディジタルカメラ等の撮像装置であり、上述したような結像レンズを、撮像用光学系に用いて構成する。
また、本発明に係る情報装置は、例えば携帯情報端末装置等の情報装置であり、撮像機能を有しており、上述したような結像レンズを、撮像用光学系に用いて構成する。
本発明に係る結像レンズの実施例1〜実施例5においては、結像レンズの構成およびその具体的な数値例を示している。なお、実施例1〜実施例5の全ての実施例において最大像高は14.2mmである。
実施例1〜実施例5において、第2レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタや、CMOS(相補型金属酸化物半導体)イメージセンサ等の受光素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものであり、ここでは、各種フィルタMFと称することにする。なお、平行平板の光学要素は、その像側面が結像面から物体側に約0.5mmの位置となるよう配設してあるが、もちろんその限りではないし、複数枚に分割されても良い。
実施例1〜実施例5における収差は、高いレベルで補正されており、球面収差および軸上色収差は問題にならないほど小さい。また、非点収差、像面湾曲および倍率色収差も充分に小さく、コマ収差やその色差の乱れも最周辺部まで良く抑えられている他、歪曲収差も絶対値で2.0%以下と充分に小さくなっている。本発明の実施例1〜実施例5のように結像レンズを構成することにより、半画角が38度程度と広角で、且つ開放F値(Fナンバ)が2.8未満と大口径であって、しかも、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例1〜実施例5より明らかである。
F:F値(Fナンバ)
ω:半画角〔度〕
R:曲率半径(非球面については近軸曲率半径)
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
K:非球面の円錐定数
A4:4次の非球面係数
A6:6次の非球面係数
A8:8次の非球面係数
A10:10次の非球面係数
A12:12次の非球面係数
A14:14次の非球面係数
A16:16次の非球面係数
A18:18次の非球面係数
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをHとするとき、次の式〔12〕で定義される。
図1は、本発明の実施例1に係る結像レンズの光学系の縦断面の構成を模式的に示している。
図1に示す結像レンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、開口絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。第1レンズE1〜第3レンズE3は、第1レンズ群G1を構成して、開口絞り、すなわち絞り、FAの物体側に配置し、そして第4レンズE4〜第7レンズE7は、第2レンズ群G2を構成して、絞りFAの像面側に配置しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、フォーカシング等に際しては各群毎に一体的に動作する。絞りFAは、この場合、第2レンズ群G2と一体的に動作する。図1には、各光学面の面番号も示している。なお、図1に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため、図4、図7、図10および図13と共通の参照符号を付していてもそれらに対応する実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
第1レンズE1は、物体側よりも曲率が大きな面(すなわち曲率半径が小さな面)を像側に向けて物体側に凸に形成した負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向け且つ当該面を非球面として像側に凸に形成した負メニスカスレンズである。これら第1レンズE1および第2レンズE2は、全体として負の屈折力を有する第1Fレンズ群S1Fを構成しており、第1レンズE1が第1負レンズに相当し、そして第2レンズE2が第2負レンズに相当する。
第3レンズE3は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この場合、第3レンズE3は、単独で正の屈折力を有する第1Rレンズ群S1Rを構成する。
第4レンズE4は、両凸レンズからなる正レンズ、そして第5レンズE5は、両凹レンズからなる負レンズであり、これら第4レンズE4と第5レンズE5の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせて一体に接合し、2枚接合レンズを形成している。これら第4レンズE4および第5レンズE5からなる接合レンズは、物体側の面よりも曲率が大きな像側の面を物体側に向け全体として物体側に凸のメニスカス形状を有する第2Fレンズ群S2Fを構成する。
第6レンズE6は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向け、像側の面を非球面として像側に凸に形成した負メニスカスレンズである。この第6レンズE6は、単独で第2Mレンズ群S2Mを構成する。
第7レンズE7は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向け、像側の面を非球面として、像側に凸に形成した正メニスカスレンズである。この第7レンズE7は、単独で第2Rレンズ群S2Rを構成する。
なお、本発明に係る結像レンズにおいては、フォーカシングに際して、結像レンズの単純な全体繰り出しではなく、近距離物体への合焦に際しては、無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔よりも第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を短縮するようにする。この実施例1の構成の場合、絞りFAが、第2レンズ群G2と一体的に動作するので、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との群間の間隔は、第1レンズ群G1と絞りFAとの間の可変間隔DAと絞りFAから第2レンズ群G2の第4レンズE4の物体側面までの固定距離との和となる。
すなわち、無限遠から近距離物体へのフォーカシングによる結像レンズの全体繰り出し(第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBの増大)に伴って、第1レンズ群G1と絞りFAとの間の可変間隔DAが、近距離物体への合焦に際しては、無限遠物体に合焦した状態におけるよりも小さくなるように移動させる。
この実施例1においては、全系の焦点距離f,開放F値F,半画角ωが、それぞれf=18.28,F=2.51,ω=38.3であり、各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
すなわち、表1においては、「*」が付された第3面、第12面および第14面の各光学面が非球面であり、式〔12〕における各非球面のパラメータは、次の通りである。
非球面:第3面
K= 0.0
A4= 9.88622×10−6
A6=−1.42073×10−7
A8=−3.19806×10−9
A10= 1.97408×10−11
非球面:第12面
K=−0.16558
A4= 1.59985×10−4
A6= 1.84355×10−6
A8=−2.65881×10−8
A10= 1.97333×10−10
非球面:第14面
K= −0.21279
A4= 1.80877×10−5
A6= 1.25436×10−7
A8= 5.41982×10−10
A10= 1.54602×10−11
第1レンズ群G1と絞りFAとの間の可変間隔DA、そして第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBは、フォーカシングに際して、無限遠物体に合焦した状態と結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態とで次表のように変化させられる。
条件式数値
〔1〕L/Y′=3.28
〔2〕(r21+r22)/(r21−r22)=−1.538
〔3〕Bf/Y′=1.165
〔4〕L1/L=0.260
〔5〕fA/f1=0.532
〔6〕f1F/f1R=−1.189
〔7〕A1F−1R/L1=0.0108
〔8〕nd=1.497
〔9〕νd=81.5
〔10〕Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)=0.0361
〔11〕(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)=−0.226
したがって、この実施例1における先に述べた条件式〔1〕〜条件式〔11〕に係る数値は、それぞれ各条件式の範囲内であり、条件式〔1〕〜条件式〔11〕を満足している。
図4に示す結像レンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、開口絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。この場合、第1レンズE1〜第3レンズE3は、第1レンズ群G1を構成して、開口絞り、すなわち絞り、FAの物体側に配置し、そして第4レンズE4〜第7レンズE7は、第2レンズ群G2を構成して、絞りFAの像面側に配置しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、フォーカシング等に際しては各群毎に一体的に動作する。この場合、絞りFAは、第1レンズ群G1と一体的に動作する。図4には、各光学面の面番号も示している。なお、先に述べたように、図4に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため図1、図7、図10および図13と共通の参照符号を付していてもそれらに対応する実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
第1レンズE1は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向けて、物体側に凸に形成し、且つその両面を非球面とした負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて形成した両凹レンズからなる負レンズである。これら第1レンズE1および第2レンズE2は、全体として負の屈折力を有する第1Fレンズ群S1Fを構成しており、第1レンズE1が第1負レンズに相当し、そして第2レンズE2が第2負レンズに相当する。
第3レンズE3は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この場合、第3レンズE3は、単独で正の屈折力を有する第1Rレンズ群S1Rを構成する。
すなわち、第1レンズ群G1は、第1レンズE1および第2レンズE2からなる負の屈折力を有する第1Fレンズ群S1Fと、第3レンズE3からなる正の屈折力を有する第1Rレンズ群SIRと、で構成している。
第6レンズE6は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて像側に凸に形成された負メニスカスレンズである。この第6レンズE6は、単独で第2Mレンズ群S2Mを構成する。
第7レンズE7は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向け、像側の面を非球面として、像側に凸に形成した正メニスカスレンズである。この第7レンズE7は、単独で第2Rレンズ群S2Rを構成する。
すなわち、第2レンズ群G2は、第4レンズE4と第5レンズE5の接合レンズからなる第2Fレンズ群S2Fと、第6レンズE6からなる負の屈折力を有する第2Mレンズ群S2Mと、第7レンズE7からなり、正の屈折力を有する第2Rレンズ群S2Rと、で構成している。
すなわち、無限遠から近距離物体へのフォーカシングによる結像レンズの全体繰り出し(第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBの増大)に伴って、絞りFAと第2レンズ群G2との間の可変間隔DAが、近距離物体への合焦に際しては、無限遠物体に合焦した状態におけるよりも小さくなるように移動させる。
この実施例2においては、全系の焦点距離f,開放F値F,半画角ωが、それぞれf=18.29,F=2.52,ω=38.2であり、各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
すなわち、表3においては、「*」が付された第1面、第2面および第14面の各光学面が非球面であり、式〔12〕における各非球面のパラメータは、次の通りである。
非球面:第1面
K= 0.0
A4=−1.15383×10−4
A6= 2.38416×10−7
A8= −1.86497×10−9
非球面:第2面
K= −0.71833
A4=−1.17671×10−5
A6= 9.43499×10−7
A8=−4.64708×10−9
A10= 7.05861×10−11
非球面:第14面
K=−0.28312
A4= 6.41382×10−5
A6= 2.15787×10−7
A8=−6.04112×10−10
A10= 5.13609×10−12
絞りFAと第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、そして第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBは、フォーカシングに際して、無限遠物体に合焦した状態と結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態とで、次表のように変化させられる。
条件式数値
〔1〕L/Y′=3.95
〔2〕(r21+r22)/(r21−r22)=−0.877
〔3〕Bf/Y′=1.374
〔4〕L1/L=0.291
〔5〕fA/f1=0.265
〔6〕f1F/f1R=−0.861
〔7〕A1F−1R/L1=0.0061
〔8〕nd=1.553
〔9〕νd=71.7
〔10〕Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)=0.0211
〔11〕(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)=−0.374
したがって、この実施例2における条件式〔1〕〜条件式〔11〕に係る数値は、それぞれ各条件式の範囲内であり、条件式〔1〕〜条件式〔11〕を満足している。
図7に示す結像レンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、開口絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。第1レンズE1〜第4レンズE4は、第1レンズ群G1を構成して、開口絞り、すなわち絞り、FAの物体側に配置し、そして第5レンズE5〜第8レンズE8は、第2レンズ群G2を構成して、絞りFAの像面側に配置しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、フォーカシング等に際しては各群毎に一体的に動作する。この場合、絞りFAは、第1レンズ群G1と一体的に動作する。図7には、各光学面の面番号も示している。なお、先に述べたように、図7に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため、図1、図4、図10および図13と共通の参照符号を付していてもそれらに対応する実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
第1レンズE1は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向けて、物体側に凸に形成し、且つその両面を非球面とした負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて、像側に凸に形成した負メニスカスレンズである。これら第1レンズE1および第2レンズE2は、全体として負の屈折力を有する第1Fレンズ群S1Fを構成しており、第1レンズE1が第1負レンズに相当し、そして第2レンズE2が第2負レンズに相当する。
第3レンズE3は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向けた両凸レンズからなる正レンズ、そして第4レンズE4は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて、像側に凸に形成した負メニスカスレンズであり、これら第3レンズE3と第4レンズE4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせて一体に接合し、2枚接合レンズを形成している。これら第3レンズE3および第4レンズE4からなる接合レンズは、全体として両凸形状をなし、正の屈折力を有する第1Rレンズ群S1Rを構成する。
第5レンズE5は、両凸レンズからなる正レンズ、そして第6レンズE6は、両凹レンズからなる負レンズであり、これら第5レンズE5と第6レンズE6の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせて一体に接合し、2枚接合レンズを形成している。これら第5レンズE5および第6レンズE6からなる接合レンズは、全体として物体側に負のメニスカス形状を有する第2Fレンズ群S2Fを構成する。
第7レンズE7は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて像側に凸に形成された負メニスカスレンズである。この第7レンズE7は、単独で第2Mレンズ群S2Mを構成する。
第8レンズE8は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向け、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズである。この第8レンズE8は、単独で第2Rレンズ群S2Rを構成する。
先に述べたように、本発明に係る結像レンズにおいては、フォーカシングに際して、結像レンズの単純な全体繰り出しではなく、近距離物体への合焦に際しては、無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔よりも第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を短縮するようにする。この実施例3の構成の場合、絞りFAが、第1レンズ群G1と一体的に動作するので、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との群間の間隔は、第1レンズ群G1の第4レンズE4の像側面から絞りFAまでの固定距離と、絞りFAと第1レンズ群G1との間の可変間隔DAとの和となる。
すなわち、無限遠から近距離物体へのフォーカシングによる結像レンズの全体繰り出し(第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBの増大)に伴って、絞りFAと第2レンズ群G2との間の可変間隔DAが、近距離物体への合焦に際しては、無限遠物体に合焦した状態におけるよりも小さくなるように移動させる。
この実施例3においては、全系の焦点距離f,開放F値F,半画角ωが、それぞれf=18.30,F=2.52,ω=38.2であり、各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
すなわち、表5においては、「*」が付された第1面、第2面および第15面の各光学面が非球面であり、式〔12〕における各非球面のパラメータは次の通りである。
非球面パラメータ
非球面:第1面
K= 0.0
A4=−3.96377×10−5
A6= 9.21553×10−8
非球面:第2面
K=−0.59156
A4=−8.37359×10−6
A6= 3.49291×10−7
A8=−5.31443×10−9
A10= 5.50904×10−11
非球面:第15面
K=−0.56176
A4= 7.57070×10−5
A6= 3.27942×10−7
A8=−1.51207×10−9
A10= 9.93156×10−12
絞りFAと第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、そして第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBは、フォーカシングに際して、無限遠物体に合焦した状態と結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態とで次表のように変化させられる。
また、この実施例3における先に述べた条件式〔1〕〜条件式〔11〕に対応する値は、それぞれ次の通りとなる。
条件式数値
〔1〕L/Y′=3.97
〔2〕(r21+r22)/(r21−r22)=−4.268
〔3〕Bf/Y′=1.211
〔4〕L1/L=0.264
〔5〕fA/f1=0.163
〔6〕f1F/f1R=−0.867
〔7〕A1F−1R/L1=0.0067
〔8〕nd=1.497
〔9〕νd=81.5
〔10〕Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)=0.0361
〔11〕(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)=−0.476
したがって、この実施例3における条件式〔1〕〜条件式〔11〕に係る数値は、それぞれ各条件式の範囲内であり、条件式〔1〕〜条件式〔11〕を満足している。
図10に示す結像レンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、開口絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。第1レンズE1〜第4レンズE4は、第1レンズ群G1を構成して、開口絞り、すなわち絞り、FAの物体側に配置し、そして第5レンズE5〜第8レンズE8は、第2レンズ群G2を構成して、絞りFAの像面側に配置しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、フォーカシング等に際しては各群毎に一体的に動作する。この場合も、絞りFAは、第1レンズ群G1と一体的に動作する。図10には、各光学面の面番号も示している。なお、先に述べたように、図10に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため、図1、図4、図7および図13と共通の参照符号を付していてもそれらに対応する実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
第1レンズE1は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向けて、物体側に凸に形成し、且つその両面を非球面とした負メニスカスレンズである。第2レンズE2は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて、像側に凸に形成した負メニスカスレンズである。これら第1レンズE1および第2レンズE2は、全体として負の屈折力を有する第1Fレンズ群S1Fを構成しており、第1レンズE1が第1負レンズに相当し、そして第2レンズE2が第2負レンズに相当する。
第3レンズE3は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向けた両凸レンズからなる正レンズ、そして第4レンズE4は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて、像側に凸に形成した負メニスカスレンズであり、これら第3レンズE3と第4レンズE4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせて一体に接合し、2枚接合レンズを形成している。これら第3レンズE3および第4レンズE4からなる接合レンズは、全体として両凸形状をなし、正の屈折力を有する第1Rレンズ群S1Rを構成する。
第5レンズE5は、両凸レンズからなる正レンズ、そして第6レンズE6は、両凹レンズからなる負レンズであり、これら第5レンズE5と第6レンズE6の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせて一体に接合し、2枚接合レンズを形成している。これら第5レンズE5および第6レンズE6からなる接合レンズは、全体として物体側に凸のメニスカス形状を有する第2Fレンズ群S2Fを構成する。
第7レンズE7は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて像側に凸に形成された負メニスカスレンズである。この第7レンズE7は、単独で第2Mレンズ群S2Mを構成する。
第8レンズE8は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向け、像側の面を非球面とした両凸レンズからなる正レンズである。この第8レンズE8は、単独で第2Rレンズ群S2Rを構成する。
先に述べたように、本発明に係る結像レンズにおいては、フォーカシングに際して、結像レンズの単純な全体繰り出しではなく、近距離物体への合焦に際しては、無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔よりも第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を短縮するようにする。この実施例4の構成の場合、絞りFAが、第1レンズ群G1と一体的に動作するので、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との群間の間隔は、第1レンズ群G1の第4レンズE4の像側面から絞りFAまでの固定距離と、絞りFAと第1レンズ群G1との間の可変間隔DAとの和となる。
すなわち、無限遠から近距離物体へのフォーカシングによる結像レンズの全体繰り出し(第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBの増大)に伴って、絞りFAと第2レンズ群G2との間の可変間隔DAが、近距離物体への合焦に際しては、無限遠物体に合焦した状態におけるよりも小さくなるように移動させる。
この実施例4においては、全系の焦点距離f,開放F値F,半画角ωが、それぞれf=18.29,F=2.55,ω=38.3であり、各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
すなわち、表7においては、「*」が付された第1面、第2面および第15面の各光学面が非球面であり、式〔12〕における各非球面のパラメータは次の通りである。
非球面パラメータ
非球面:第1面
K= 0.0
A4= 5.51335×10−6
A6=−2.26669×10−7
非球面:第2面
K= 0.25063
A4=−4.96155×10−5
A6= 9.77362×10−7
A8=−3.89927×10−8
A10=−3.82203×10−10
A12= 1.87953×10−11
A14=−2.16473×10−13
非球面:第15面
K= 0.0
A4= 1.07649×10−4
A6=−1.45102×10−6
A8= 6.57063×10−8
A10=−1.20942×10−9
A12= 9.40772×10−12
A14= 2.04652×10−14
A16=−7.56483×10−16
A18= 3.26908×10−18
絞りFAと第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、そして第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBは、フォーカシングに際して、無限遠物体に合焦した状態と結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態とで次表のように変化させられる。
条件式数値
〔1〕L/Y′=3.42
〔2〕(r21+r22)/(r21−r22)=−1.970
〔3〕Bf/Y′=1.068
〔4〕L1/L=0.245
〔5〕fA/f1=0.217
〔6〕f1F/f1R=−0.928
〔7〕A1F−1R/L1=0.0084
〔8〕nd=1.497
〔9〕νd=81.5
〔10〕Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)=0.0361
〔11〕(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)=−0.334
したがって、この実施例4における条件式〔1〕〜条件式〔11〕に係る数値は、それぞれ各条件式の範囲内であり、条件式〔1〕〜条件式〔11〕を満足している。
図13に示す結像レンズは、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、開口絞りFAおよび各種フィルタMFを具備している。第1レンズE1〜第4レンズE4は、第1レンズ群G1を構成して、開口絞り、すなわち絞り、FAの物体側に配置し、そして第5レンズE5〜第9レンズE9は、第2レンズ群G2を構成して、絞りFAの像面側に配置しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、フォーカシング等に際しては各群毎に一体的に動作する。この場合も、絞りFAは、第1レンズ群G1と一体的に動作する。
図13において、結像レンズの光学系を構成する各光学要素は、物体側から、順に、第1レンズE1、第2レンズE2、第3レンズE3、第4レンズE4、絞りFA、第5レンズE5、第6レンズE6、第7レンズE7、第8レンズE8、第9レンズE9、そして各種フィルタMFの順で、配列されており、各種フィルタMFの背後に物体の像を結像する。
第3レンズE3は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向けた両凸レンズからなる正レンズ、そして第4レンズE4は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けて、像側に凸に形成した負メニスカスレンズであり、これら第3レンズE3と第4レンズE4の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせて一体に接合し、2枚接合レンズを形成している。これら第3レンズE3および第4レンズE4からなる接合レンズは、全体として両凸形状をなし、正の屈折力を有する第1Rレンズ群S1Rを構成する。
第5レンズE5は、両凸レンズからなる正レンズ、そして第6レンズE6は、両凹レンズからなる負レンズであり、これら第5レンズE5と第6レンズE6の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせて一体に接合し、2枚接合レンズを形成している。これら第5レンズE5および第6レンズE6からなる接合レンズは、全体として物体側に凸のメニスカス形状を有する第2Fレンズ群S2Fを構成する。
第7レンズE7は、像側よりも曲率が大きな面を物体側に向けた両凹レンズからなる負レンズ、そして第8レンズE8は、物体側よりも曲率が大きな面を像側に向けた両凸レンズからなる正レンズであり、これら第7レンズE7と第8レンズE8の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせて一体に接合し、2枚接合レンズを形成している。これら第7レンズE7および第8レンズE8からなる接合レンズは、全体として像側に凸面を向けた負メニスカス形状をなし、負の屈折力を有する第2Mレンズ群S2Mを構成する。
すなわち、第2レンズ群G2は、第5レンズE5と第6レンズE6の接合レンズからなる第2Fレンズ群S2Fと、第7レンズE7と第8レンズE8の接合レンズからなり、負の屈折力を有する第2Mレンズ群S2Mと、第9レンズE9からなり、正の屈折力を有する第2Rレンズ群S2Rと、で構成している。
先に述べたように、本発明に係る結像レンズにおいては、フォーカシングに際して、結像レンズの単純な全体繰り出しではなく、近距離物体への合焦に際しては、無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔よりも第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を短縮するようにする。この実施例5の構成の場合、絞りFAが、第1レンズ群G1と一体的に動作するので、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との群間の間隔は、第1レンズ群G1の第4レンズE4の像側面から絞りFAまでの固定距離と、絞りFAと第1レンズ群G1との間の可変間隔DAとの和となる。
この実施例5においては、全系の焦点距離f,開放F値F,半画角ωが、それぞれ
f=18.30,F=2.56,ω=38.2であり、各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
すなわち、表9においては、「*」が付された第2面および第16面の各光学面が非球面であり、式〔12〕における各非球面のパラメータは、次の通りである。
非球面パラメータ
非球面:第2面
K=−0.19254
A4= 2.29237×10−5
A6= 1.87839×10−7
A8= 1.69982×10−8
A10=−4.09939×10−10
A12= 5.19254×10−12
非球面:第16面
K= 0.0
A4= 8.53049×10−5
A6=−1.65776×10−7
A8= 1.06167×10−8
A10=−1.01522×10−10
A12= 4.07983×10−13
絞りFAと第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、そして第2レンズ群G2と各種フィルタMFとの間の可変間隔DBは、フォーカシングに際して、無限遠物体に合焦した状態と結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態とで次表のように変化させられる。
〔1〕L/Y′=3.43
〔2〕(r21+r22)/(r21−r22)=−1.119
〔3〕Bf/Y′=1.136
〔4〕L1/L=0.223
〔5〕fA/f1=0.0183
〔6〕f1F/f1R=−0.836
〔7〕A1F−1R/L1=0.0092
〔8〕nd=1.497
〔9〕νd=81.5
〔10〕Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)=0.0361
〔11〕(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)=−0.361
したがって、この実施例5における条件式〔1〕〜条件式〔11〕に係る数値は、それぞれ各条件式の範囲内であり、条件式〔1〕〜条件式〔11〕を満足している。
ディジタルカメラは、撮影レンズ101とCMOS(相補型金属酸化物半導体)撮像素子やCCD(電荷結合素子)撮像素子等のエリアセンサとしての受光素子201を有しており、撮像用光学系である撮影レンズ101によって形成される撮影対象となる物体、つまり被写体、の像を受光素子201によって読み取るように構成されている。この撮影レンズ101として、実施例1〜実施例5において説明した本発明に係る結像レンズを用いている(請求項11または請求項12に対応する)。
多くの場合、シャッタボタン102の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明に係る結像レンズにおけるフォーカシングは、レンズ系全体の移動によって行うことができるが、受光素子201の移動によっても行うことができる。また、レンズ系全体の移動(または受光素子201の移動)によってフォーカシングを行う場合には、近距離物体への合焦に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔を無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔を短縮することによって、像面湾曲の変化をキャンセルし、有限距離での結像性能低下を最小限とすることもできる。さらに、第2レンズ群G2のみの移動によってフォーカシングを行うこともできる。
半導体メモリ205に記録した画像を液晶モニタ106に表示させたり、通信カード等206を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン107を所定のごとく操作する。半導体メモリ205および通信カード等206は、メモリカードスロット109および通信カードスロット110等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
なお、撮影レンズ101が沈胴状態にあるときには、結像レンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、沈胴時に第2レンズ群G2が光軸上から退避して、第1レンズ群G1と並列的に収納されるような機構とすれば、ディジタルカメラのさらなる薄型化を実現することができる。
上述のような撮像装置または情報装置には、既に述べた通り、実施例1〜実施例5に示されたような結像レンズを用いて構成した撮影レンズ101を撮像用光学系として使用することができる。したがって、1,000万画素〜2,000万画素クラスの受光素子を使用した高画質で小型の撮像装置または情報装置を実現することができる。
G2 第2レンズ群
S1F 第1Fレンズ群
S1R 第1Rレンズ群
S2F 第2Fレンズ群
S2M 第2Mレンズ群
S2R 第2Rレンズ群
E1〜E9 レンズ
FA 開口絞り
MF 各種フィルタ
100 ディジタルカメラ
101 撮影レンズ
102 シャッタボタン
103 ズームレバー
104 ファインダ
105 ストロボ
106 液晶モニタ
107 操作ボタン
108 電源スイッチ
109 メモリカードスロット
110 通信カードスロット
201 受光素子(エリアセンサ)
202 信号処理装置
203 画像処理装置
204 中央演算装置(CPU)
205 半導体メモリ
206 通信カード等
Claims (11)
- 開口絞りの物体側に第1レンズ群を、そして前記開口絞りの像側に正の屈折力を有する第2レンズ群をそれぞれ配設し、
前記第1レンズ群が、物体側から、順に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群と、正の屈折力を有する第1Rレンズ群とを配置して構成される結像レンズにおいて、
前記第1Fレンズ群を、物体側から、順に、像側に曲率の大きな面を向けた第1負レンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた第2負レンズとを配置して構成し、
前記第1Rレンズ群を、正レンズおよび全体として正の屈折力を有する接合レンズのいずれか一方で構成するとともに、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr21 、前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr22 、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとして、
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r21+r22)/(r21−r22)<−0.7
〔3〕 0.8<Bf/Y′<1.6
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 開口絞りの物体側に第1レンズ群を、そして前記開口絞りの像側に正の屈折力を有する第2レンズ群をそれぞれ配設し、
前記第1レンズ群が、物体側から、順に、負の屈折力を有する第1Fレンズ群と、正の屈折力を有する第1Rレンズ群とを配置して構成される結像レンズにおいて、
前記第1Fレンズ群を、物体側から、順に、像側に曲率の大きな面を向けた第1負レンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた第2負レンズとを配置して構成し、
前記第1Rレンズ群を、正レンズおよび全体として正の屈折力を有する接合レンズのいずれか一方で構成するとともに、
無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をL、最大像高をY′、前記第2負レンズの物体側の面の曲率半径をr 21 、前記第2負レンズの像側の面の曲率半径をr 22 、前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離をLとして、
条件式:
〔1〕 2.8<L/Y′<4.3
〔2〕 −7.0<(r 21 +r 22 )/(r 21 −r 22 )<−0.7
〔4〕 0.20<L1/L<0.32
を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 当該結像レンズ全系の焦点距離をfA、そして前記第1レンズ群の焦点距離をf1として、
条件式:
〔5〕 0.0<fA/f1<0.6
を満足することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の結像レンズ。 - 前記第1Fレンズ群の焦点距離をf1F、そして前記第1Rレンズ群の焦点距離をf1Rとして、
条件式:
〔6〕 −1.3<f1F/f1R<−0.7
を満足することを特徴とする請求項3に記載の結像レンズ。 - 前記第1Fレンズ群と前記第1Rレンズ群との間隔をA1F−1R、そして前記第1レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をL1として、
条件式:
〔7〕 0.0<A1F−1R/L1<0.1
を満足することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の結像レンズ。 - 前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの屈折率をnd、前記第1負レンズまたは前記第2負レンズのアッベ数をνd、そして前記第1負レンズまたは前記第2負レンズの部分分散比をPg,Fとし、
前記部分分散比Pg,Fが、当該負レンズを構成する光学ガラスの、g線、F線およびC線に対する屈折率をそれぞれng、nFおよびnCとして、
Pg,F=(ng−nF)/(nF−nC)
であるとして、
前記第1Fレンズ群の前記第1負レンズおよび前記第2負レンズの少なくとも一方は、
条件式:
〔8〕 1.45<nd<1.65
〔9〕 55.0<νd<95.0
〔10〕 0.015<Pg,F−(−0.001802×νd+0.6483)<0.050
を満足することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の結像レンズ。 - 前記第1Rレンズ群は、物体側から、順次、正レンズと、負レンズとを配置して構成される接合レンズであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の結像レンズ。
- 近距離物体への合焦に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔を無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔よりも短縮させる構成としてなることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の結像レンズ。
- 無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をA1−2M、結像倍率−1/20倍で近距離物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfM、そして無限遠物体に合焦した状態における前記第2レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をBfとして、
条件式:
〔11〕 −0.5<(A1−2M−A1−2)/(BfM−Bf)<−0.2
を満足することを特徴とする請求項8に記載の結像レンズ。 - 撮像用光学系として、請求項1〜請求項9のうちのいずれか1項に記載の結像レンズを含むことを特徴とする撮像装置。
- 撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項1〜請求項9のいずれか1項の結像レンズを用いることを特徴とする情報装置。
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