JP5884688B2

JP5884688B2 - 結像レンズおよび撮像装置

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Inventors: 文和金高; 久宇野
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Description

本開示は、合焦（フォーカシング）機能を有し、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子カメラに好適に用いられる結像レンズ、およびそのような結像レンズを用いた撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を用いたデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等が急速に普及している。このようなデジタルカメラ等の普及により、携帯性に優れ、高画素数に対応した高性能な結像レンズへの要求が高くなっている。また、最近では、ズームレンズだけでなく焦点距離が固定された単焦点レンズを求めるユーザも出てきておりニーズは多様化している。

単焦点レンズに対するひとつのニーズとして、開放Ｆ値がＦ２程度の大口径、そして小型で高性能であること、さらには無限遠物体から近接物体まで撮影できることが期待されている。こうした結像レンズとして、特許文献１および特許文献２のようなレンズが知られている。特許文献１に記載の結像レンズは、合焦時に２つのレンズを移動させるフローティング機構を有し、半画角が２５度程度、開放Ｆ値が２．８前後、最大撮影倍率は１／２程度である。特許文献２に記載の結像レンズは、撮影可能な物体距離が異なる２つの撮影モードを有し、半画角が２５度程度、開放Ｆ値が２．８前後、最大撮影倍率は１／４程度である。

特開２０１１−６４９１９号号公報特開２０１２−１２３３４０号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された結像レンズは、撮影倍率１／２から１／４程度までの近接撮影が可能であるが、小型化、および大口径化の点からは不十分であった。例えば小型化を達成しつつ、開放Ｆ値が２．０前後の大口径で、撮影倍率１／４程度までの近接撮影を行うようなものとしては性能が不十分である。

本開示の目的は、大口径かつ良好な光学性能を有しながらも、小型化を達成しつつ簡易な構成で近接撮影が可能となる結像レンズおよび撮像装置を提供することにある。

本開示による結像レンズは、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する部分群と、常時固定のレンズ群とから構成されている。部分群は、物体側から順に、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内での合焦時には固定のレンズ群と、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内で合焦を行うための可動のレンズ群とを有している。第１の合焦範囲は、無限遠物体から第１の有限距離物体までの範囲である。第２の合焦範囲は、無限遠物体よりも近距離にある第２の有限距離物体から第１の有限距離物体よりも近距離にある第３の有限距離物体までの範囲である。第１の合焦範囲内で合焦を行う第１の合焦モードから、第２の合焦範囲内で合焦を行う第２の合焦モードへの合焦状態の切り替えを、部分群を全体として物体方向に移動させることで行う。可動のレンズ群は２つのレンズ群からなり、第１の合焦モードおよび第２の合焦モードでの合焦を、２つのレンズ群をそれぞれ独立して物体側へ移動することにより行う。

本開示による撮像装置は、結像レンズと、結像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備え、結像レンズを、上記本開示による結像レンズによって構成したものである。

本開示による結像レンズまたは撮像装置では、第１の合焦範囲内で合焦を行う第１の合焦モードから、第２の合焦範囲内で合焦を行う第２の合焦モードへの合焦状態の切り替えが、部分群を全体として物体方向に移動させることで行われる。部分群内で固定のレンズ群と可動のレンズ群とを有し、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内での合焦時には可動のレンズ群によって合焦が行われる。

本開示の結像レンズまたは撮像装置によれば、物体距離に応じた２つの合焦モードを有し、部分群を全体的に移動させることで２つの合焦モードの切り替えを行い、かつ、部分群と常時固定のレンズ群とのレンズ構成の最適化を図るようにしたので、大口径かつ良好な光学性能を有しながらも、小型化を達成しつつ簡易な構成で近接撮影が可能となる。

本開示の一実施の形態に係る結像レンズの第１の構成例を、合焦の際の各レンズ群の移動の様子と共に示したレンズ断面図である。数値実施例１に対応する結像レンズの第１の合焦モードで無限遠物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例１に対応する結像レンズの第１の合焦モードで第１の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例１に対応する結像レンズの第２の合焦モードで第２の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例１に対応する結像レンズの第２の合焦モードで第３の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。結像レンズの第２の構成例を、合焦の際の各レンズ群の移動の様子と共に示したレンズ断面図である。数値実施例２に対応する結像レンズの第１の合焦モードで無限遠物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例２に対応する結像レンズの第１の合焦モードで第１の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例２に対応する結像レンズの第２の合焦モードで第２の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例２に対応する結像レンズの第２の合焦モードで第３の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。結像レンズの第３の構成例を、合焦の際の各レンズ群の移動の様子と共にに示したレンズ断面図である。数値実施例３に対応する結像レンズの第１の合焦モードで無限遠物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例３に対応する結像レンズの第１の合焦モードで第１の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例３に対応する結像レンズの第２の合焦モードで第２の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。数値実施例３に対応する結像レンズの第２の合焦モードで第３の有限距離物体合焦時における球面収差、像面湾曲、および歪曲収差を示す収差図である。撮像装置の一構成例を示すブロック図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．レンズの基本構成
２．作用・効果
３．撮像装置への適用例
４．レンズの数値実施例
５．その他の実施の形態

［１．レンズの基本構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る結像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の数値実施例１のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の数値実施例２および３のレンズ構成に対応する第２および第３の構成例を、図６および図１１に示す。これらの図１等において、符号ＩＭＧは像面、Ｚ１は光軸を示す。
以下、本実施の形態に係る結像レンズの構成を、適宜図１等に示した構成例に対応付けて説明するが、本開示による技術は、図示した構成例に限定されるものではない。

本実施の形態に係る結像レンズは、物体距離に応じた２つの合焦モードを有している。第１の合焦モードＭ１は第１の合焦範囲内で合焦を行うモードであり、第２の合焦モードＭ２は第２の合焦範囲内で合焦を行うモードである。ここで、第１の合焦範囲は、無限遠物体から第１の有限距離物体までの範囲である。第２の合焦範囲は、無限遠物体よりも近距離にある第２の有限距離物体から第１の有限距離物体よりも近距離にある第３の有限距離物体までの範囲である。

図１等では、上段から無限遠物体合焦時のレンズ位置Ｍ１−１および第１の有限距離物体合焦時のレンズ位置Ｍ１−２と、第２の有限距離物体合焦時のレンズ位置Ｍ２−１および第３の有限距離物体合焦時のレンズ位置Ｍ２−２とにおけるレンズ配置を、合焦の際に移動するレンズ群の移動の軌跡と共に示している。実線の矢印は各合焦モード内での合焦および２つの合焦モードの切り替えに際してレンズ群が移動することを示す。撮影距離の変化に従って矢印で示す位置に、移動するレンズ群が存在する。

本実施の形態に係る結像レンズは、全体として正の屈折力を有する部分群ＧＲ０と、常時固定のレンズ群（第４レンズ群ＧＲ４）とを備えている。部分群ＧＲ０は、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内での合焦時には固定のレンズ群（第１レンズ群ＧＲ１）と、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内で合焦を行うための可動のレンズ群（第２レンズ群ＧＲ２および第３レンズ群ＧＲ３）とを有している。

また、第１の合焦モードＭ１から第２の合焦モードＭ２への合焦状態の切り替えは、部分群ＧＲ０を全体として物体方向に移動させることで行うようになっている。

その他、本実施の形態に係る結像レンズは、後述する所定の条件式等を満足することが望ましい。

［２．作用・効果］
次に、本実施の形態に係る結像レンズの作用および効果を説明する。併せて、望ましい構成を説明する。

一般的に正（負）の屈折力を有するレンズ群を物体側（像面側）に移動させることで無限遠物体から近接物体までの合焦を行うことが知られている。より近い距離の物体まで合焦するためには、レンズ群の移動量を大きくする必要があり、光学系の小型化と撮影距離によらず良好な光学性能を確保することが困難であった。また、近接撮影を実現する方法としてクローズアップレンズの装着があるが、着脱の煩雑さや周辺性能の劣化といったデメリットがある。

これに対し、本実施の形態では上記のように光学系の一部（部分群ＧＲ０）を繰り出すだけで近接撮影を可能とし、使用頻度が高い無限遠物体の撮影が可能な第１の合焦モードＭ１における光学全長を短くすることができる。近接撮影が可能な第２の合焦モードＭ２では、その全体の繰り出し量と、部分群ＧＲ０内の可動のレンズ群（第２レンズ群ＧＲ２および第３レンズ群ＧＲ３）の位置を適切に設定することで良好な光学性能を得ることできる。従って、結像レンズを上記のように構成することで、大口径かつ良好な光学性能を有しながらも、小型化を達成しつつ簡易な構成で近接撮影を可能にすることができる。

さらに、本実施の形態による結像レンズにあっては、常時固定のレンズ群は最も像側に配置されることが望ましい。最も像側に位置するレンズ群は撮像素子に十分な光量を到達させるためには大型化する傾向にある。大きなレンズ群を移動させるにはその周辺に移動させるための機構を配置する必要があり、鏡筒構造の大型化が避けられない。これに対し、本実施の形態では最も像側に位置するレンズ群を常時固定とすることで鏡筒構成の簡略化と小型化を実現できる。なお、図１等の構成例では、第４レンズ群ＧＲ４が常時固定のレンズ群となっている。

さらに、最も像側に配置されるレンズ群は負の屈折力を有することが望ましい。最終レンズ群に負の屈折力をもたせることで、テレフォトタイプの構成となり、大口径を実現すると大きくなりがちなレンズ系を小型化することができる。

さらに、第１の合焦モードＭ１での合焦と第２の合焦モードＭ２での合焦とを、同一のレンズ群を光軸方向に移動することにより行うことが望ましい。このように構成することで、フォーカスレンズを駆動させるアクチュエーターも共通化できるため鏡筒構成の簡略化と小型化を実現できる。なお、図１等の構成例では、第１の合焦モードＭ１と第２の合焦モードＭ２とで、第２レンズ群ＧＲ２および第３レンズ群ＧＲ３を可動のレンズ群として光軸方向に移動させている。

さらに、合焦時に可動のレンズ群に非球面を有することが望ましい。合焦時にレンズが動くことで発生する収差を非球面で補正することで、撮影距離によらず収差を良好に補正することが可能となる。

さらに、第１の合焦モードＭ１および第２の合焦モードＭ２での合焦を、２つのレンズ群をそれぞれ独立して物体側へ移動することで行うことが望ましい。特に大口径レンズでは合焦時の収差変動が大きいため、２つのレンズ群の位置関係を調節することで収差を補正し、さらなる高性能化を図ることができる。

さらに、合焦時に可動のレンズ群の移動軌跡が第１の合焦モードＭ１と第２の合焦モードＭ２とでは異なることが望ましい。具体的には、可動のレンズ群が２つのレンズ群である場合、第１の合焦モードＭ１での合焦時と第２の合焦モードＭ２での合焦時とで、２つのレンズ群のうちの一方のレンズ群に対する、他方のレンズ群の移動量が異なることが望ましい。特に大口径レンズでは合焦時の収差変動が大きいため、合焦モードごとに２つのレンズ群の位置関係を最適化することで収差を補正し、第１の合焦モードＭ１と第２の合焦モードＭ２とで共に収差を良好に補正することができる。

（条件式の説明）
本実施の形態に係る結像レンズでは、以下の条件式を少なくとも１つ、好ましくは２つ組み合わせて満足するように各レンズの構成の最適化を図ることで、より良好な性能を得ることができる。

本実施の形態に係る結像レンズは、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
０．６＜Ｔ１／Ｔ２＜１．５ ……（１）
ただし、
Ｔ１：第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時における部分群ＧＲ０の光軸上の長さ
Ｔ２：第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時における部分群ＧＲ０の光軸上の長さ
とする。

条件式（１）を満足することにより、レンズ系を小型化することができる。条件式（１）は、第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時における部分群ＧＲ０の光軸上の長さと第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時における部分群ＧＲ０の光軸上の長さの比を規定する式である。結像レンズが条件式（１）を満足することにより、部分群ＧＲ０内で合焦時に可動のレンズ群の移動量が第１の合焦モードＭ１と第２の合焦モードＭ２とで同程度となり、合焦のために必要なスペースを有効に活用できることで光学系の小型化に有利となるとともに、第１の合焦モードＭ１と第２の合焦モードＭ２とで共に収差を良好に補正することができる。
なお、条件式（１）については、以下の条件式（１）’の通り、下限値を０．９、上限値を１．１とするとより好ましい。
０．９＜Ｔ１／Ｔ２＜１．１ ……（１）’

本実施の形態に係る結像レンズはまた、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
２．０＜ＴＬ／Ｙ＜３．５ ……（２）
ただし、
ＴＬ：無限遠合焦時の全長
Ｙ：像面における最大像高
とする。

条件式（２）を満足することにより、使用頻度の高い無限遠合焦時における鏡筒の小型化を実現することができる。条件式（２）は、無限遠合焦時の全長を規定する式である。条件式（２）の下限値を下回った場合には、各レンズの屈折力を必要以上に大きくしてレンズ系の全長を短くするため、製造誤差による光学性能の劣化が多くなってしまう。逆に、条件式（２）の上限値を上回った場合には、光学全長が長くなるため合焦時の小型化を阻害してしまう。従って、結像レンズが条件式（２）を満足することにより、合焦時の小型化を達成することができる。
なお、条件式（２）については、以下の条件式（２）’の通り、下限値を２．３、上限値を３．２とするとより好ましい。
２．３＜ＴＬ／Ｙ＜３．２ ……（２）’

以上のように本実施の形態によれば、物体距離に応じた２つの合焦モードを有し、部分群ＧＲ０を全体的に移動させることで２つの合焦モードの切り替えを行い、かつ、部分群ＧＲ０と常時固定のレンズ群とのレンズ構成の最適化を図るようにしたので、大口径かつ良好な光学性能を有しながらも、小型化を達成しつつ簡易な構成で近接撮影が可能となる。

［３．撮像装置への適用例］
図１６は、本実施の形態に係る結像レンズを適用した撮像装置１００の一構成例を示している。この撮像装置１００は、例えばデジタルスチルカメラであり、カメラブロック１０と、カメラ信号処理部２０と、画像処理部３０と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、入力部７０と、レンズ駆動制御部８０とを備えている。

カメラブロック１０は、撮像機能を担うものであり、撮像レンズとしての結像レンズ１１（結像レンズ１〜３）を含む光学系と、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２とを有している。撮像素子１２は、結像レンズ１１によって形成された光学像を電気信号へ変換することで、光学像に応じた撮像信号（画像信号）を出力するようになっている。

カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２から出力された画像信号に対してアナログ−デジタル変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行うものである。

画像処理部３０は、画像信号の記録再生処理を行うものであり、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行うようになっている。

ＬＣＤ４０は、ユーザの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリカード１０００への書込、およびメモリーカード１０００に記録された画像データの読み出しを行うものである。メモリカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。

ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能するものであり、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御するようになっている。入力部７０は、ユーザによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等からなり、例えば、シャッタ操作を行うためのシャッタレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力するようになっている。レンズ駆動制御部８０は、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するものであり、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいて結像レンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御するようになっている。

以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、例えば入力部７０からのフォーカシングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいて結像レンズ１１の所定のレンズが移動する。

入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリカード１０００に書き込まれる。

なお、フォーカシングは、例えば、入力部７０のシャッタレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０が結像レンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。

メモリカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。

なお、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、他の種々の電子機器を撮像装置１００の具体的対象とするようにしても良い。例えば、レンズ交換式のカメラや、デジタルビデオカメラ、デジタルビデオカメラ等が組み込まれた携帯電話機、ＰＤＡ（Personal DigitalAssistant）等のその他の種々の電子機器を、撮像装置１００の具体的対象とするようにしても良い。

＜４．レンズの数値実施例＞
次に、本実施の形態に係る結像レンズの具体的な数値実施例について説明する。
なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「面番号」は、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。「ｒｉ」は、ｉ番目の面の近軸の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。「Ｄｉ」はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の光軸上の間隔の値（ｍｍ）を示す。「Ｎｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率の値を示す。「νｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質のｄ線におけるアッベ数の値を示す。「曲率半径」の値が「０」となっている部分は平面、または絞り面を示す。

各数値実施例において用いられたレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離（サグ量）、「ｙ」を光軸方向に垂直な方向における高さ（像高）、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「Ｋ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」をそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数とすると、以下の非球面の式によって定義される。なお、後述する非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０^-i」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×１０^-5」を表している。

（非球面の式）
ｘ＝ｃｙ²／（１＋（１−（１＋Ｋ）ｃ²ｙ²）^1/2）＋Ａｙ⁴＋Ｂｙ⁶＋…

（各数値実施例に共通の構成）
以下の各数値実施例に対応する結像レンズ１〜３はいずれも、上記した［１．レンズの基本構成］を満足した構成となっている。また、各数値実施例に対応する結像レンズ１〜３はいずれも、正または負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが物体側より像側へ順に配置されている。

［数値実施例１］
［表１］〜［表４］は、図１に示した第１の構成例に係る結像レンズ１に対応する具体的な数値実施例を示している。特に［表１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２］には非球面に関するデータを示す。［表３］，［表４］にはその他のデータを示す。

この結像レンズ１では、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズからなる第１レンズＧ１によって構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズからなる第２レンズＧ２と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズからなる第３レンズＧ３とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両凹形状の負レンズからなる第４レンズＧ４と両凸形状の正レンズからなる第５レンズＧ５とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正レンズからなる第６レンズＧ６とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、両凹形状の負レンズからなる第７レンズＧ７と物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズからなる第８レンズＧ８とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第４レンズ群ＧＲ４と像面ＩＭＧの間にはフィルタＦＬが配置されている。開口絞りＳは第２レンズ群ＧＲ２の像側における近傍に配置され、合焦の際に、第２レンズ群ＧＲ２と一体に移動する。合焦に際しては、部分群ＧＲ０における第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３とが可動レンズ群とされている。

この数値実施例１では、第２レンズ群ＧＲ２の正レンズ（Ｇ３）の両面（第５面、第６面）と、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズ（Ｇ５）の像側の面（第１０面）と、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズ（Ｇ７）の両面（第１３面、第１４面）とが非球面となっている。この数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値を円錐定数Ｋの値と共に［表２］に示す。

［表３］には、第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時および第１の有限距離物体合焦時と、第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時および第３の有限距離物体合焦時とにおけるそれぞれの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏおよび半画角ωの値を示す。

この数値実施例１では、合焦に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔Ｄ２、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔Ｄ７、および第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の面間隔Ｄ１２が変化する。［表４］には、第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時および第１の有限距離物体合焦時と、第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時および第３の有限距離物体合焦時とにおけるそれぞれの撮影倍率および可変間隔の値を示す。

以上の数値実施例１に対応する結像レンズ１の収差性能を図２〜図５に示す。図２は第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時における収差を示す。図３は第１の合焦モードＭ１で第１の有限距離物体合焦時における収差を示す。図４は第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時における収差を示す。図５は第２の合焦モードＭ２で第３の有限距離物体合焦時における収差を示す。

図２〜図５には収差図として、球面収差、非点収差（像面湾曲）、およびディストーション（歪曲収差）を示す。これらの各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。像面湾曲の収差図において、実線（Ｓ）はサジタル像面における収差、破線（Ｍ）はメリジオナル像面における収差を示す。

以上の各収差図から分かるように、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。

［数値実施例２］
［表５］〜［表８］は、図６に示した第２の構成例に係る結像レンズ２に対応する具体的な数値実施例を示している。特に［表５］にはその基本的なレンズデータを示し、［表６］には非球面に関するデータを示す。［表７］，［表８］にはその他のデータを示す。

この結像レンズ２では、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズからなる第１レンズＧ１によって構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズからなる第２レンズＧ２と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズからなる第３レンズＧ３とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両凹形状の負レンズからなる第４レンズＧ４と両凸形状の正レンズからなる第５レンズＧ５とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正レンズからなる第６レンズＧ６とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズからなる第７レンズＧ７と物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズからなる第８レンズＧ８とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第４レンズ群ＧＲ４と像面ＩＭＧの間にはフィルタＦＬが配置されている。開口絞りＳは第２レンズ群ＧＲ２の像側における近傍に配置され、合焦の際に、第２レンズ群ＧＲ２と一体に移動する。合焦に際しては、部分群ＧＲ０における第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３とが可動レンズ群とされている。

この数値実施例２では、第２レンズ群ＧＲ２の正レンズ（Ｇ３）の両面（第５面、第６面）と、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズ（Ｇ５）の像側の面（第１０面）と、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズ（Ｇ７）の両面（第１３面、第１４面）とが非球面となっている。この数値実施例２における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値を円錐定数Ｋの値と共に［表６］に示す。

［表７］には、第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時および第１の有限距離物体合焦時と、第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時および第３の有限距離物体合焦時とにおけるそれぞれの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏおよび半画角ωの値を示す。

この数値実施例２では、合焦に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔Ｄ２、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔Ｄ７、および第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の面間隔Ｄ１２が変化する。［表８］には、第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時および第１の有限距離物体合焦時と、第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時および第３の有限距離物体合焦時とにおけるそれぞれの撮影倍率および可変間隔の値を示す。

以上の数値実施例２に対応する結像レンズ２の収差性能を図７〜図１０に示す。図７は第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時における収差を示す。図８は第１の合焦モードＭ１で第１の有限距離物体合焦時における収差を示す。図９は第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時における収差を示す。図１０は第２の合焦モードＭ２で第３の有限距離物体合焦時における収差を示す。

図７〜図１０には収差図として、球面収差、非点収差（像面湾曲）、およびディストーション（歪曲収差）を示す。これらの各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。像面湾曲の収差図において、実線（Ｓ）はサジタル像面における収差、破線（Ｍ）はメリジオナル像面における収差を示す。

［数値実施例３］
［表９］〜［表１２］は、図１１に示した第３の構成例に係る結像レンズ３に対応する具体的な数値実施例を示している。特に［表９］にはその基本的なレンズデータを示し、［表１０］には非球面に関するデータを示す。［表１１］，［表１２］にはその他のデータを示す。

この結像レンズ３では、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズからなる第１レンズＧ１によって構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズからなる第２レンズＧ２と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズからなる第３レンズＧ３とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両凹形状の負レンズからなる第４レンズＧ４と両凸形状の正レンズからなる第５レンズＧ５とが接合されて成る接合レンズと、両凸形状の正レンズからなる第６レンズＧ６とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、両凹形状の負レンズからなる第７レンズＧ７と物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズからなる第８レンズＧ８とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。第４レンズ群ＧＲ４と像面ＩＭＧの間にはフィルタＦＬが配置されている。開口絞りＳは第２レンズ群ＧＲ２の像側における近傍に配置され、合焦の際に、第２レンズ群ＧＲ２と一体に移動する。合焦に際しては、部分群ＧＲ０における第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３とが可動レンズ群とされている。

この数値実施例３では、第２レンズ群ＧＲ２の正レンズ（Ｇ３）の両面（第５面、第６面）と、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズ（Ｇ５）の像側の面（第１０面）と、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズ（Ｇ７）の両面（第１３面、第１４面）とが非球面となっている。この数値実施例３における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値を円錐定数Ｋの値と共に［表１０］に示す。

［表１１］には、第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時および第１の有限距離物体合焦時と、第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時および第３の有限距離物体合焦時とにおけるそれぞれの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏおよび半画角ωの値を示す。

この数値実施例３では、合焦に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔Ｄ２、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔Ｄ７、および第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の面間隔Ｄ１２が変化する。［表１２］には、第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時および第１の有限距離物体合焦時と、第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時および第３の有限距離物体合焦時とにおけるそれぞれの撮影倍率および可変間隔の値を示す。

以上の数値実施例３に対応する結像レンズ３の収差性能を図１２〜図１５に示す。図１２は第１の合焦モードＭ１で無限遠物体合焦時における収差を示す。図１３は第１の合焦モードＭ１で第１の有限距離物体合焦時における収差を示す。図１４は第２の合焦モードＭ２で第２の有限距離物体合焦時における収差を示す。図１５は第２の合焦モードＭ２で第３の有限距離物体合焦時における収差を示す。

図１２〜図１５には収差図として、球面収差、非点収差（像面湾曲）、およびディストーション（歪曲収差）を示す。これらの各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。像面湾曲の収差図において、実線（Ｓ）はサジタル像面における収差、破線（Ｍ）はメリジオナル像面における収差を示す。

［各実施例のその他の数値データ］
［表１３］には、上述の各条件式に関する値を、各数値実施例についてまとめたものを示す。［表１３］から分かるように、各条件式について、各数値実施例の値がその数値範囲内となっている。

＜５．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各数値実施例において示した各部の形状および数値は、いずれも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

また、上記実施の形態および実施例では、実質的に第１レンズ群ＧＲ１ないし第４レンズ群ＧＲ４の４つのレンズ群からなる構成について説明したが、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた構成であっても良い。

また例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
［１］
全体として正の屈折力を有する部分群と、常時固定のレンズ群とを備え、
前記部分群は、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内での合焦時には固定のレンズ群と、前記第１の合焦範囲内および前記第２の合焦範囲内で合焦を行うための可動のレンズ群とを有し、
前記第１の合焦範囲は、無限遠物体から第１の有限距離物体までの範囲であり、
前記第２の合焦範囲は、前記無限遠物体よりも近距離にある第２の有限距離物体から前記第１の有限距離物体よりも近距離にある第３の有限距離物体までの範囲であり、
前記第１の合焦範囲内で合焦を行う第１の合焦モードから、前記第２の合焦範囲内で合焦を行う第２の合焦モードへの合焦状態の切り替えを、前記部分群を全体として物体方向に移動させることで行う
結像レンズ。
［２］
前記常時固定のレンズ群は、最も像側に配置されている
上記［１］に記載の結像レンズ。
［３］
前記常時固定のレンズ群は、負の屈折力を有する
上記［１］または［２］に記載の結像レンズ。
［４］
前記第１の合焦モードでの合焦と前記第２の合焦モードでの合焦とを、前記可動のレンズ群として同一のレンズ群を光軸方向に移動することにより行う
上記［１］ないし［３］のいずれか１つに記載の結像レンズ。
［５］
前記可動のレンズ群は非球面を有する
上記［１］ないし［４］のいずれか１つに記載の結像レンズ。
［６］
前記可動のレンズ群は２つのレンズ群からなり、
前記第１の合焦モードおよび前記第２の合焦モードでの合焦を、前記２つのレンズ群をそれぞれ独立して物体側へ移動することにより行う
上記［１］ないし［５］のいずれか１つに記載の結像レンズ。
［７］
前記第１の合焦モードでの合焦時と前記第２の合焦モードでの合焦時とで、前記可動のレンズ群の移動軌跡が異なる
上記［１］ないし［６］のいずれか１つに記載の結像レンズ。
［８］
前記可動のレンズ群は２つのレンズ群からなり、
前記第１の合焦モードでの合焦時と前記第２の合焦モードでの合焦時とで、前記２つのレンズ群のうちの一方のレンズ群に対する、他方のレンズ群の移動量が異なる
上記［７］に記載の結像レンズ。
［９］
以下の条件式を満足する
上記［１］ないし［８］のいずれか１つに記載の結像レンズ。
０．６＜Ｔ１／Ｔ２＜１．５ ……（１）
ただし、
Ｔ１：前記第１の合焦モードで無限遠物体合焦時における前記部分群の光軸上の長さ
Ｔ２：前記第２の合焦モードで前記第２の有限距離物体合焦時における前記部分群の光軸上の長さ
とする。
［１０］
以下の条件式を満足する
上記［１］ないし［９］のいずれか１つに記載の結像レンズ。
２．０＜ＴＬ／Ｙ＜３．５ ……（２）
ただし、
ＴＬ：無限遠合焦時の全長
Ｙ：像面における最大像高
とする。
［１１］
実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
上記［１］ないし［１０］のいずれか１つに記載の結像レンズ。
［１２］
結像レンズと、前記結像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記結像レンズは、
全体として正の屈折力を有する部分群と、常時固定のレンズ群とを備え、
前記部分群は、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内での合焦時には固定のレンズ群と、前記第１の合焦範囲内および前記第２の合焦範囲内での合焦時には可動のレンズ群とを有し、
前記第１の合焦範囲は、無限遠物体から第１の有限距離物体までの範囲であり、
前記第２の合焦範囲は、前記無限遠物体よりも近距離にある第２の有限距離物体から前記第１の有限距離物体よりも近距離にある第３の有限距離物体までの範囲であり、
前記第１の合焦範囲内で合焦を行う第１の合焦モードから、前記第２の合焦範囲内で合焦を行う第２の合焦モードへの合焦状態の切り替えを、前記部分群を全体として物体方向に移動させることで行う
撮像装置。
［１３］
前記結像レンズは、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
上記［１２］に記載の撮像装置。

ＧＲ０…部分群、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、ＧＲ…第４レンズ群、Ｇ１…第１レンズ、Ｇ２…第２レンズ、Ｇ３…第３レンズ、Ｇ４…第４レンズ、Ｇ５…第５レンズ、Ｇ６…第６レンズ、Ｇ７…第７レンズ、Ｇ８…第８レンズ、ＦＬ…フィルタ、ＩＭＧ…像面、Ｍ１…第１の合焦モード、Ｍ２…第２の合焦モード、Ｓ…開口絞り、Ｚ１…光軸、１，２，３…結像レンズ、１０…カメラブロック、１１…結像レンズ、１２…撮像素子、２０…カメラ信号処理部、３０…画像処理部、４０…ＬＣＤ、５０…Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）、６０…ＣＰＵ、７０…入力部、８０…レンズ駆動制御部、１００…撮像装置、１０００…メモリカード。

Claims

物体側から順に、全体として正の屈折力を有する部分群と、常時固定のレンズ群とから構成され、
前記部分群は、物体側から順に、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内での合焦時には固定のレンズ群と、前記第１の合焦範囲内および前記第２の合焦範囲内で合焦を行うための可動のレンズ群とを有し、
前記第１の合焦範囲は、無限遠物体から第１の有限距離物体までの範囲であり、
前記第２の合焦範囲は、前記無限遠物体よりも近距離にある第２の有限距離物体から前記第１の有限距離物体よりも近距離にある第３の有限距離物体までの範囲であり、
前記第１の合焦範囲内で合焦を行う第１の合焦モードから、前記第２の合焦範囲内で合焦を行う第２の合焦モードへの合焦状態の切り替えを、前記部分群を全体として物体方向に移動させることで行うようになされ、
前記可動のレンズ群は２つのレンズ群からなり、
前記第１の合焦モードおよび前記第２の合焦モードでの合焦を、前記２つのレンズ群をそれぞれ独立して物体側へ移動することにより行う
結像レンズ。
前記常時固定のレンズ群は、負の屈折力を有する
請求項１に記載の結像レンズ。
前記第１の合焦モードでの合焦と前記第２の合焦モードでの合焦とを、前記可動のレンズ群として同一のレンズ群を光軸方向に移動することにより行う
請求項１または２に記載の結像レンズ。
前記可動のレンズ群は非球面を有する
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の結像レンズ。
前記第１の合焦モードでの合焦時と前記第２の合焦モードでの合焦時とで、前記可動のレンズ群の移動軌跡が異なる
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の結像レンズ。
前記第１の合焦モードでの合焦時と前記第２の合焦モードでの合焦時とで、前記可動のレンズ群における前記２つのレンズ群のうちの一方のレンズ群に対する、他方のレンズ群の移動量が異なる
請求項５に記載の結像レンズ。
以下の条件式を満足する
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の結像レンズ。
０．６＜Ｔ１／Ｔ２＜１．５ ……（１）
ただし、
Ｔ１：前記第１の合焦モードで無限遠物体合焦時における前記部分群の光軸上の長さ
Ｔ２：前記第２の合焦モードで前記第２の有限距離物体合焦時における前記部分群の光軸上の長さ
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の結像レンズ。
２．０＜ＴＬ／Ｙ＜３．５ ……（２）
ただし、
ＴＬ：無限遠合焦時の全長
Ｙ：像面における最大像高
とする。
実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の結像レンズ。
結像レンズと、前記結像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記結像レンズは、
物体側から順に、全体として正の屈折力を有する部分群と、常時固定のレンズ群とから構成され、
前記部分群は、物体側から順に、第１の合焦範囲内および第２の合焦範囲内での合焦時には固定のレンズ群と、前記第１の合焦範囲内および前記第２の合焦範囲内での合焦時には可動のレンズ群とを有し、
前記第１の合焦範囲は、無限遠物体から第１の有限距離物体までの範囲であり、
前記第２の合焦範囲は、前記無限遠物体よりも近距離にある第２の有限距離物体から前記第１の有限距離物体よりも近距離にある第３の有限距離物体までの範囲であり、
前記第１の合焦範囲内で合焦を行う第１の合焦モードから、前記第２の合焦範囲内で合焦を行う第２の合焦モードへの合焦状態の切り替えを、前記部分群を全体として物体方向に移動させることで行うようになされ、
前記可動のレンズ群は２つのレンズ群からなり、
前記第１の合焦モードおよび前記第２の合焦モードでの合焦を、前記２つのレンズ群をそれぞれ独立して物体側へ移動することにより行う
撮像装置。
前記結像レンズは、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
請求項１０に記載の撮像装置。