JP6453713B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、特に、デジタルカメラ、ビデオカメラ等に好適な撮像レンズ、およびこのような撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。

従来、上記分野のカメラに用いられる撮像レンズとして、レンズ系の中間部分の一部のレンズ群を移動させて合焦を行うインナーフォーカス方式の撮像レンズが提案されている。レンズ系全体を移動させて合焦を行う全群繰り出し方式に比べて、インナーフォーカス方式は合焦の際に移動するフォーカス群を軽量化し易いため、操作性が高いフォーカスと迅速なオートフォーカス制御が可能である。近年ではデジタルカメラで動画撮影を行うことが多くなっており、このような利点を有するインナーフォーカス方式のレンズ系が有用である。

インナーフォーカス方式のレンズ系としては例えば下記特許文献１〜４に記載のものが知られている。特許文献１〜４には、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備え、第２レンズ群を移動させて合焦を行うインナーフォーカス方式のレンズ系が記載されている。

特開平８−１２２６２９号公報 特開２０１３−１６１０７６号公報 特開平１−１０２４１３号公報 特開平９−１５９９１１号公報

特許文献１〜４に記載のレンズ系は望遠レンズであり、得られる撮影倍率が小さい。インナーフォーカス方式のレンズ系において、より大きな撮影倍率で撮影可能なものが望まれている。また、無限遠から至近までの広範囲の物体距離において合焦の際の収差変動が少ないことも望まれている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、大きな撮影倍率が得られ、合焦の際の収差変動が少なく、良好な光学性能を有するインナーフォーカス方式の撮像レンズ、およ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ものである。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的に構成され、第２レンズ群のみを光軸方向に移動させることにより合焦が行われ、第２レンズ群は、１枚または２枚の正レンズと、１枚の負レンズとから実質的に構成され、第３レンズ群は、物体側から順に、２枚または３枚の正レンズと、１枚の像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから実質的に構成されるものである。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（８）、（１２）、（１４）、（１５）、（１６）、（８−１）、（１２−１）、（１４−１）、（１５−１）、（１６−１）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
０．４＜−ｆ２／ｆ＜１．３ （８）
０．５＜−ｆ２／ｆ＜１．２ （８−１）
−０．３＜（ＲＧ２ｎｆ＋ＲＧ２ｎｒ）／（ＲＧ２ｎｆ−ＲＧ２ｎｒ）＜１．８ （１２）
−０．２＜（ＲＧ２ｎｆ＋ＲＧ２ｎｒ）／（ＲＧ２ｎｆ−ＲＧ２ｎｒ）＜１．５ （１２−１）
０．６＜ｆ３／ｆ＜１．２ （１４）
０．７＜ｆ３／ｆ＜１．１ （１４−１）
０．５＜ｆ１／ｆ３＜１．２ （１５）
０．６＜ｆ１／ｆ３＜１．１ （１５−１）
−０．５＜（ＲＧ３ｎｆ＋ＲＧ３ｎｒ）／（ＲＧ３ｎｆ−ＲＧ３ｎｒ）＜１０ （１６）
−０．３＜（ＲＧ３ｎｆ＋ＲＧ３ｎｒ）／（ＲＧ３ｎｆ−ＲＧ３ｎｒ）＜９ （１６−１）
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ＲＧ２ｎｆ：第２レンズ群の負レンズの物体側の面の曲率半径
ＲＧ２ｎｒ：第２レンズ群の負レンズの像側の面の曲率半径
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ＲＧ３ｎｆ：第３レンズ群の負レンズの物体側の面の曲率半径
ＲＧ３ｎｒ：第３レンズ群の負レンズの像側の面の曲率半径

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（１０）および（１１）を満足することが好ましく、条件式（１０）および（１１）を満足した上で下記条件式（１０−１）および（１１−１）の少なくとも一方を満足することがより好ましい。
１．６５＜ＮＧ２ｎ＜２．２ （１０）
１．７＜ＮＧ２ｎ＜２．１ （１０−１）
２８＜νＧ２ｎ＜６０ （１１）
３０＜νＧ２ｎ＜５５ （１１−１）
ただし、
ＮＧ２ｎ：第２レンズ群の負レンズのｄ線に対する屈折率
νＧ２ｎ：第２レンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数

本発明の撮像レンズにおいては、第１レンズ群は、８枚以下のレンズから実質的に構成されるようにしてもよい。

なお、上記の「〜から実質的に構成され」の「実質的に」は、挙げた構成要素以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。

なお、上記の本発明の撮像レンズにおけるレンズ群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、レンズの面形状、曲率半径の値は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。

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。

本発明によれば、物体側から順に、正の第１レンズ群、絞り、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群とから実質的になり、合焦の際に第２レンズ群のみが移動するレンズ系において、第２レンズ群と第３レンズ群のレンズ構成を好適に設定しているため、大きな撮影倍率が得られ、合焦の際の収差変動が少なく、良好な光学性能を有するインナーフォーカス方式の撮像レンズ、およ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。 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６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り、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。 本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。 本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。 本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。 本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。 本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の前側の斜視図である。 本発明の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〜図６は、本発明の実施形態に係る撮像レンズの構成と光路を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１〜６に対応している。図１〜図６に示す例の基本構成や図示方法は同様であるため、以下では主に図１に示す例を参照しながら説明する。

図１では、左側が物体側、右側が像側である。図１の無限遠という語句を付した上段には無限遠物体に合焦した状態を示し、至近という語句を付した下段には至近物体に合焦した状態を示す。図１では光路は軸上光束２、最大画角の軸外光束３について示している。

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、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから実質的に構成される。図１に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１８の８枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順にレンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３４の４枚のレンズからなる。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。

この撮像レンズは、合焦の際には第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、第３レンズ群Ｇ３とは像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２のみを像面Ｓｉｍに対して光軸方向に移動させることにより合焦が行われるインナーフォーカス方式のレンズ系である。図１に示す例は、無限遠物体から至近物体へ合焦する際に第２レンズ群Ｇ２が物体側から像側へ移動するものであり、図１では上段と下段の間にこの移動方向を示す矢印を記入している。なお、この矢印は正確な移動軌跡を示すものではなく、移動方向を模式的に示すものである。

この撮像レンズは、物体側から順に、正レンズ群、開口絞りＳｔ、負レンズ群、正レンズ群を配列して開口絞りＳｔに対して対称性の良い構成を採ることで、撮影倍率を拡大していった際の収差変動を小さくすることが容易となる。また、開口絞りＳｔの両側に正レンズ群を配置することで歪曲収差の補正に有利となる。３つのレンズ群のうち唯一の負レンズ群である第２レンズ群Ｇ２は強い負の屈折力を有することが可能であり、この第２レンズ群Ｇ２をフォーカス群とすることで、合焦の際のフォーカス群の移動距離を短縮でき、レンズ系全長の短縮に貢献できる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとから実質的に構成される。第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側から順に、１枚の正レンズと、１枚の負レンズとから実質的に構成され、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、２枚以上の負レンズと、３枚以上の正レンズとを含むことが好ましい。

第１レンズ群前群Ｇ１Ａが上記の好ましい構成を採る場合は、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの正レンズにより歪曲収差と倍率色収差を補正することができ、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの負レンズによりレンズ系全体の大径化を抑制しながら球面収差を抑えることできる。第１レンズ群前群Ｇ１Ａの負レンズをメニスカス形状とした場合は上記効果をより高いものとすることできる。第１レンズ群前群Ｇ１Ａは例えば、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとからなる構成とすることができる。

第１レンズ群後群Ｇ１Ｂが上記の好ましい構成を採る場合は、負の屈折力と正の屈折力をそれぞれ複数のレンズに分割することができ、高次の球面収差を良好に補正することができ、合焦可能な至近距離をより近くして撮影倍率をより大きなものとすることが容易になる。

第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの物体側から１、２番目のレンズは互いに異符号の屈折力を有することが好ましく、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの物体側から３、４番目のレンズは互いに異符号の屈折力を有することが好ましい。すなわち、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの物体側から１、２番目のレンズは、いずれか一方が正レンズで他方が負レンズであることが好ましく、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの物体側から３、４番目のレンズは、いずれか一方が正レンズで他方が負レンズであることが好ましい。このような構成を採った場合は、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの物体側から１、２番目のレンズの組、３、４番目のレンズの組それぞれにより球面収差、軸上色収差の良好な補正が可能となり、また、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂで高次の球面収差を良好に補正することができ、さらに合焦の際の球面収差の変動を抑えることが容易となる。

第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの最も像側には正レンズを配置してもよく、このようにした場合はこの正レンズにより球面収差の良好な補正とレンズ系全長の短縮が容易になる。

なお、収差補正のためにはレンズ枚数が多い方が有利であるが、開口絞りＳｔよりも物体側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数が過剰に多くなると最も物体側のレンズが大径化してしまうため、第１レンズ群Ｇ１は８枚以下のレンズから実質的に構成されることが好ましい。

上述のように第１レンズ群前群Ｇ１Ａが、物体側から順に、１枚の正レンズと、１枚の負レンズとから実質的に構成され、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂが、２枚以上の負レンズと、３枚以上の正レンズとを含む場合は、下記条件式（１）〜（７）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
０．４＜ｆ１／ｆ＜１ （１）
０．６＜ｆ１Ｂ／ｆ１＜１．２ （２）
０．２＜Ｎｄ１−Ｎｄ２＜０．７ （３）
３５＜νｄ２−νｄ１＜７５ （４）
１＜（Ｒ１ｆ＋Ｒ１ｒ）／（Ｒ１ｒ−Ｒ１ｆ）＜２．５ （５）
０．８＜（Ｒ２ｆ＋Ｒ２ｒ）／（Ｒ２ｆ−Ｒ２ｒ）＜５．５ （６）
０．１６＜Ｄ４／ｆ＜０．２６ （７）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１Ｂ：第１レンズ群後群の焦点距離
Ｎｄ１：第１レンズ群前群の正レンズのｄ線に対する屈折率
Ｎｄ２：第１レンズ群前群の負レンズのｄ線に対する屈折率
νｄ２：第１レンズ群前群の負レンズのｄ線基準のアッベ数
νｄ１：第１レンズ群前群の正レンズのｄ線基準のアッベ数
Ｒ１ｆ：第１レンズ群前群の正レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ１ｒ：第１レンズ群前群の正レンズの像側の面の曲率半径
Ｒ２ｆ：第１レンズ群前群の負レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ２ｒ：第１レンズ群前群の負レンズの像側の面の曲率半径
Ｄ４：第１レンズ群前群と第１レンズ群後群の光軸上の間隔

条件式（１）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の屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができるため、非点収差、歪曲収差の良好な補正が可能となる。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の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができるため、レンズ系全長の短縮に貢献できる。

条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができるため、非点収差、球面収差の良好な補正が可能となるか、またはレンズ系全長の短縮に貢献できる。条件式（２）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が大径化するのを抑制し、小型化に貢献できる。

条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの正レンズと、負レンズが大径化するの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で、球面収差を良好に抑えることができる。

条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差が補正不足とならないようにして良好に補正することができる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、倍率色収差が補正過剰とならないようにして良好に補正することができる。

条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、歪曲収差、倍率色収差を抑えることができる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、球面収差を抑えることができる。

条件式（６）の下限以下とならないようにすることで、歪曲収差を抑えることができる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることで、球面収差または色収差の良好な補正が容易となる。

条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、レンズの大径化を抑えることができる。条件式（７）の上限以上とならないようにすることで、レンズ系全長を抑制できる。

第２レンズ群Ｇ２は、１枚または２枚の正レンズと、１枚の負レンズとから実質的に構成される。図１からわかるように第２レンズ群Ｇ２における軸外光束３の光路は無限遠物体合焦時と至近物体合焦時とでは異なっている。そこで、フォーカス群が正レンズと負レンズの両方を含む構成とすることで、合焦の際の倍率色収差の変動を抑えることができ、ひいては撮影倍率を大きくすることが容易となる。また、第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズ枚数を２枚または３枚とすることで、フォーカス群の軽量化を図ることができる。

例えば第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズおよび負レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、正レンズとからなる３枚構成としてもよい。第２レンズ群Ｇ２が正負のレンズからなる接合レンズを有する場合は倍率色収差の補正に有利となる。あるいは、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズと、正レンズとからなる２枚構成としてもよい。２枚構成とした場合は、フォーカス群の軽量化に有利となる。上記３枚構成、２枚構成のいずれの場合も、第２レンズ群Ｇ２の最も像側の正レンズにより合焦の際の球面収差の変動を抑制することが容易になる。

第２レンズ群Ｇ２について、下記条件式（８）を満足することが好ましい。
０．４＜−ｆ２／ｆ＜１．３ （８）
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離

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の屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができるため、軸上色収差の良好な補正が容易となり、また、至近物体に合焦した状態での球面収差を良好に補正でき、さらに合焦の際の収差変動を抑制できる。条件式（８）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の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができるため、合焦の際のフォーカス群の移動量を抑制でき、レンズ系全長の短縮に貢献できる。

また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２について、下記条件式（９）を満足することが好ましい。
０．５＜−ｆ１／ｆ２＜１．３ （９）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離

条件式（９）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の屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができるか、または第２レンズ群Ｇ２の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができるため、非点収差、歪曲収差を良好に補正することが可能となる。条件式（９）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができるか、または第２レンズ群Ｇ２の屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができるため、軸上色収差を補正することが容易になり、また至近物体に合焦した際の球面収差が補正過剰になるのを抑制できる。

また、第２レンズ群Ｇ２の負レンズについて、下記条件式（１０）〜（１２）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
１．６５＜ＮＧ２ｎ＜２．２ （１０）
２８＜νＧ２ｎ＜６０ （１１）
−０．３＜（ＲＧ２ｎｆ＋ＲＧ２ｎｒ）／（ＲＧ２ｎｆ−ＲＧ２ｎｒ）＜１．８ （１２）
ただし、
ＮＧ２ｎ：第２レンズ群の負レンズのｄ線に対する屈折率
νＧ２ｎ：第２レンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数
ＲＧ２ｎｆ：第２レンズ群の負レンズの物体側の面の曲率半径
ＲＧ２ｎｒ：第２レンズ群の負レンズの像側の面の曲率半径

条件式（１０）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の負の屈折力を強くすることが容易となり、合焦の際のフォーカス群の移動量を短縮することが容易となり、レンズ系全長の短縮に貢献できる。条件式（１０）の上限以上とならないようにすることで、現在使用可能な光学材料のなかから材料を選択する際に分散が大きな材料を避けることができ、合焦の際の収差変動を抑制することができる。

条件式（１１）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差が補正不足にならないようにして良好に補正することが容易になる。条件式（１１）の上限以上とならないようにすることで、倍率色収差が補正過剰にならないようにして良好に補正することが容易になる。

条件式（１２）の下限以下とならないようにすることで、フォーカス群である第２レンズ群Ｇ２での球面収差が補正不足になるのを抑制し、第２レンズ群Ｇ２と他のレンズ群とのバランスをとりながら良好に球面収差を補正することができ、また、合焦の際の球面収差の変動を抑制することができる。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での球面収差が補正過剰になるのを抑制し球面収差の良好な補正を容易にすることができる。

また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３について、下記条件式（１３）を満足することが好ましい。
０．６＜−ｆ３／ｆ２＜１．７ （１３）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離

条件式（１３）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すぎるのを防ぐことができるか、または第２レンズ群Ｇ２の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができるため、球面収差、非点収差、歪曲収差を良好に補正することが可能となる。条件式（１３）の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の収差変動を抑えることができる。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、２枚または３枚の正レンズと、１枚の負レンズとから実質的に構成される。図１からわかるように第３レンズ群Ｇ３における軸外光束３の光路は無限遠物体合焦時と至近物体合焦時とでは異なる。第３レンズ群Ｇ３が２枚または３枚の正レンズを有することで、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力をこれらの正レンズで分担することができ、無限遠物体から至近物体へ合焦した際に歪曲収差が正の方向に大きく変動するのを抑えることができ、撮影倍率を大きくすることが容易となる。

なお、上記の歪曲収差に関する効果を良好に得るためには第３レンズ群Ｇ３内の正レンズと負レンズの配列は重要である。仮に、２枚または３枚の正レンズと１枚の負レンズとからなる第３レンズ群Ｇ３において、２枚または３枚の正レンズを不連続に配列したり、負レンズを最も像側以外に配置したりした場合は、光線は負レンズによる発散作用の後で正レンズによる収束作用を受けることになり光線が上下すると、上記の歪曲収差に関する効果を良好に得ることができない。

本実施形態では、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力を複数の正レンズで分担することで、球面収差を良好に抑えることができる。また、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の正レンズにより球面収差を補正することができ、第３レンズ群Ｇ３の物体側から２番目の正レンズにより球面収差と軸上色収差を補正することができ、第３レンズ群Ｇ３の最も像側の負レンズにより軸上色収差と歪曲収差の良好な補正が容易となる。

第３レンズ群Ｇ３の負レンズは、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであることが好ましく、このようにした場合は、歪曲収差の良好な補正により有利となる。

また、下記条件式（１４）〜（１６）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
０．６＜ｆ３／ｆ＜１．２ （１４）
０．５＜ｆ１／ｆ３＜１．２ （１５）
−０．５＜（ＲＧ３ｎｆ＋ＲＧ３ｎｒ）／（ＲＧ３ｎｆ−ＲＧ３ｎｒ）＜１０ （１６）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ＲＧ３ｎｆ：第３レンズ群の負レンズの物体側の面の曲率半径
ＲＧ３ｎｒ：第３レンズ群の負レンズの像側の面の曲率半径

条件式（１４）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すぎるのを防ぐことができるため、球面収差を抑えることができる。条件式（１４）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の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができるため、周辺画角の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角を小さくすることができる。

条件式（１５）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の屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができるため非点収差、像面湾曲の発生を抑制することができる、または、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができるため周辺画角の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角を小さくすることができる。条件式（１５）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の屈折力が弱くなりすぎるのを防ぐことができるため第１レンズ群Ｇ１のレンズの大径化を抑制できる、または、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が強くなりすぎるのを防ぐことができるため、球面収差を抑えることができる。

条件式（１６）の下限以下とならないようにすることで、歪曲収差を抑えることができる。条件式（１６）の上限以上とならないようにすることで、球面収差または色収差を良好に補正することが可能となる。

条件式（１）〜（１６）それぞれに関する効果をより高めるためには、条件式（１）〜（１６）それぞれの範囲内においてさらに下記条件式（１−１）〜（１６−１）それぞれを満足することがより好ましい。
０．５＜ｆ１／ｆ＜０．９ （１−１）
０．７＜ｆ１Ｂ／ｆ１＜１．１ （２−１）
０．３＜Ｎｄ１−Ｎｄ２＜０．６ （３−１）
４０＜νｄ２−νｄ１＜７０ （４−１）
１．５＜（Ｒ１ｆ＋Ｒ１ｒ）／（Ｒ１ｒ−Ｒ１ｆ）＜２．２ （５−１）
１＜（Ｒ２ｆ＋Ｒ２ｒ）／（Ｒ２ｆ−Ｒ２ｒ）＜５ （６−１）
０．１７＜Ｄ４／ｆ＜０．２５ （７−１）
０．５＜−ｆ２／ｆ＜１．２ （８−１）
０．６＜−ｆ１／ｆ２＜１．２ （９−１）
１．７＜ＮＧ２ｎ＜２．１ （１０−１）
３０＜νＧ２ｎ＜５５ （１１−１）
−０．２＜（ＲＧ２ｎｆ＋ＲＧ２ｎｒ）／（ＲＧ２ｎｆ−ＲＧ２ｎｒ）＜１．５ （１２−１）
０．７＜−ｆ３／ｆ２＜１．６ （１３−１）
０．７＜ｆ３／ｆ＜１．１ （１４−１）
０．６＜ｆ１／ｆ３＜１．１ （１５−１）
−０．３＜（ＲＧ３ｎｆ＋ＲＧ３ｎｒ）／（ＲＧ３ｎｆ−ＲＧ３ｎｒ）＜９ （１６−１）

なお、図１では示していないが、この撮像レンズが撮像装置に搭載される際には、この撮像レンズと像面Ｓｉｍとの間もしくは各レンズ間に撮像装置の仕様に応じたローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の各種フィルタを配置してもよく、この撮像レンズの像側や物体側にカバーガラス等の保護部材を配置してもよい。

条件式に関する構成も含め、以上述べた好ましい構成や可能な構成は、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。例えば、上記構成を適宜採用することにより、レンズ系の小型化を図りながら、撮影倍率が大きく、合焦の際の収差変動が少なく、良好な光学性能を有するインナーフォーカス方式の撮像レンズを実現することが可能である。なお、ここでいう「撮影倍率が大きい」とは、撮影倍率が０．６倍以上のことを意味する。

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。以下に示す実施例１〜６は無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離が１．００となるように規格化されたものである。

［実施例１］
実施例１の撮像レンズのレンズ構成と光路は図１に示したものであり、その図示方法については上述したとおりであるので、ここでは重複説明を省略する。実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。フォーカス群は第２レンズ群Ｇ２のみであり、無限遠物体から至近物体へ合焦する際、第２レンズ群Ｇ２が像側へ移動する。なお、ここで述べた、３群構成である点、各レンズ群の屈折力の符号、合焦の方法は後述の実施例２〜６の撮像レンズについても同様である。

実施例１の撮像レンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に第１レンズ群前群Ｇ１Ａと第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとからなり、第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１２の２枚のレンズからなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から順にレンズＬ１３〜Ｌ１８の６枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順にレンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３４の４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、非球面係数を表２に、諸元と可変面間隔の値を表３に示す。表１のＳｉの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付した場合のｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示し、Ｎｄｊの欄には最も物体側の構成要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。

ここで、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とし、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も合わせて示しており、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。Ｄｉ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、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２に、実施例１の各非球面の非球面係数を示す。表２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＝４、６、８、１０）の値である。

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（ｍ＝４、６、８、１０）：非球面係数

また、表１では合焦の際に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記入している。表３に、撮影倍率、全系の焦点距離ｆ’、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ωと、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３では、無限遠物体に合焦した状態、中間位置物体に合焦した状態、至近物体に合焦した状態の各値をそれぞれ無限遠、中間、至近と表記した欄に示している。なお、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の上段に左から順に無限遠物体に合焦した状態での球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）を示し、中段に左から順に中間位置物体に合焦した状態での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、下段に左から順に至近物体に合焦した状態での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。球面収差図では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）に関する収差をそれぞれ黒の実線、長破線、短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差をそれぞれ実線、短破線で示しており、線種の説明にそれぞれ（Ｓ）、（Ｔ）という記号を記入している。歪曲収差図では、ｄ線に関する収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線に関する収差をそれぞれ長破線、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。

上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、記載方法は、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の撮像レンズのレンズ構成と光路は図２に示したものである。実施例２の撮像レンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に第１レンズ群前群Ｇ１Ａと第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとからなり、第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１２の２枚のレンズからなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から順にレンズＬ１３〜Ｌ１８の６枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順にレンズＬ２１〜Ｌ２２の２枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３４の４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、非球面係数を表５に、諸元と可変面間隔の値を表６に示す。実施例２の撮像レンズの各収差図を図８に示す。

［実施例３］
実施例３の撮像レンズのレンズ構成と光路は図３に示したものである。実施例３の撮像レンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に第１レンズ群前群Ｇ１Ａと第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとからなり、第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１２の２枚のレンズからなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から順にレンズＬ１３〜Ｌ１８の６枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順にレンズＬ２１〜Ｌ２２の２枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３４の４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、非球面係数を表８に、諸元と可変面間隔の値を表９に示す。実施例３の撮像レンズの各収差図を図９に示す。

［実施例４］
実施例４の撮像レンズのレンズ構成と光路は図４に示したものである。実施例４の撮像レンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に第１レンズ群前群Ｇ１Ａと第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとからなり、第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１２の２枚のレンズからなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から順にレンズＬ１３〜Ｌ１７の５枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順にレンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３４の４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、非球面係数を表１１に、諸元と可変面間隔の値を表１２に示す。実施例４の撮像レンズの各収差図を図１０に示す。

［実施例５］
実施例５の撮像レンズのレンズ構成と光路は図５に示したものである。実施例５の撮像レンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に第１レンズ群前群Ｇ１Ａと第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとからなり、第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１２の２枚のレンズからなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から順にレンズＬ１３〜Ｌ１７の５枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順にレンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３３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１３に、非球面係数を表１４に、諸元と可変面間隔の値を表１５に示す。実施例５の撮像レンズの各収差図を図１１に示す。

［実施例６］
実施例６の撮像レンズのレンズ構成と光路は図６に示したものである。実施例６の撮像レンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に第１レンズ群前群Ｇ１Ａと第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとからなり、第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１２の２枚のレンズからなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から順にレンズＬ１３〜Ｌ１７の５枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順にレンズＬ２１〜Ｌ２２の２枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３４の４枚のレンズからなる。実施例６の撮像レンズの基本レンズデータを表１６に、非球面係数を表１７に、諸元と可変面間隔の値を表１８に示す。実施例６の撮像レンズの各収差図を図１２に示す。

表１９に上記実施例１〜６の撮像レンズの条件式（１）〜（１６）の対応値を示す。表１９に示す値はｄ線を基準とするものである。

以上のデータからわかるように、実施例１〜６の撮像レンズは、最大撮影倍率が０．６以上あり大きな撮影倍率が得られており、合焦の際の収差変動が少なく、無限遠から至近までの広範囲の物体距離について良好な光学性能が実現されている。

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１３Ａ、図１３Ｂに、本発明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１３Ａは、カメラ３０を前側から見た斜視図を示し、図１３Ｂは、カメラ３０を背面側から見た斜視図を示す。カメラ３０は、交換レンズ２０が取り外し自在に装着される、レフレックスファインダーを持たない一眼形式のデジタルカメラである。交換レンズ２０は、本発明の実施形態に係る撮像レンズ１を鏡筒内に収納したものである。

このカメラ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と電源ボタン３３とが設けられている。またカメラボディ３１の背面には、操作部３４、３５と表示部３６とが設けられている。表示部３６は、撮像された画像や、撮像される前の画角内にある画像を表示するためのものである。

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に装着されるようになっている。

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）等の撮像素子（不図示）、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（不図示）、およびその生成された画像を記録するための記録媒体（不図示）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また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。

このようなカメラ３０に用いられる交換レンズ２０に、本発明の実施形態に係る撮像レンズ１を適用することにより、大きな撮影倍率で撮影可能であり、無限遠から至近距離までの物体距離について良好な画像を取得することができる。

以上、実施形態およ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およ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、アッベ数の値等は、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。

また、撮像装置の実施形態では、レフレックスファインダーを持たない一眼形式のデジタルカメラに適用した例について図を示して説明したが、本発明はこの用途に限定されるものではなく、例えば、一眼レフ形式のカメラや、フィルムカメラ、ビデオカメラ等に適用することも可能である。

１ 撮像レンズ
２ 軸上光束
３ 最大画角の軸外光束
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
Ｇ１Ａ 第１レンズ群前群
Ｇ１Ｂ 第１レンズ群後群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ１８、Ｌ２１〜Ｌ２３、Ｌ３１〜Ｌ３４ レンズ
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (16)

1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的に構成され、
   前記第２レンズ群のみを光軸方向に移動させることにより合焦が行われ、
   前記第２レンズ群は、１枚または２枚の正レンズと、１枚の負レンズとから実質的に構成され、
   前記第３レンズ群は、物体側から順に、２枚または３枚の正レンズと、１枚の像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから実質的に構成されることを特徴とする撮像レンズ。
2. 下記条件式（１４）を満足する請求項１記載の撮像レンズ。
   ０．６＜ｆ３／ｆ＜１．２ （１４）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
   ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
3. 下記条件式（８）を満足する請求項１または２記載の撮像レンズ。
   ０．４＜−ｆ２／ｆ＜１．３ （８）
   ただし、
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
   ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
4. 下記条件式（１５）を満足する請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．５＜ｆ１／ｆ３＜１．２ （１５）
   ただし、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
5. 下記条件式（１０）および（１１）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。
   １．６５＜ＮＧ２ｎ＜２．２ （１０）
   ２８＜νＧ２ｎ＜６０ （１１）
   ただし、
   ＮＧ２ｎ：前記第２レンズ群の前記負レンズのｄ線に対する屈折率
   νＧ２ｎ：前記第２レンズ群の前記負レンズのｄ線基準のアッベ数
6. 下記条件式（１２）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。
   −０．３＜（ＲＧ２ｎｆ＋ＲＧ２ｎｒ）／（ＲＧ２ｎｆ−ＲＧ２ｎｒ）＜１．８ （１２）
   ただし、
   ＲＧ２ｎｆ：前記第２レンズ群の前記負レンズの物体側の面の曲率半径
   ＲＧ２ｎｒ：前記第２レンズ群の前記負レンズの像側の面の曲率半径
7. 下記条件式（１６）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。
   −０．５＜（ＲＧ３ｎｆ＋ＲＧ３ｎｒ）／（ＲＧ３ｎｆ−ＲＧ３ｎｒ）＜１０ （１６）
   ただし、
   ＲＧ３ｎｆ：前記第３レンズ群の前記負レンズの物体側の面の曲率半径
   ＲＧ３ｎｒ：前記第３レンズ群の前記負レンズの像側の面の曲率半径
8. 前記第１レンズ群は、８枚以下のレンズから実質的に構成される請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
9. 下記条件式（１４−１）を満足する請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．７＜ｆ３／ｆ＜１．１ （１４−１）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
   ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
10. 下記条件式（８−１）を満足する請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．５＜−ｆ２／ｆ＜１．２ （８−１）
    ただし、
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
    ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
11. 下記条件式（１５−１）を満足する請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    ０．６＜ｆ１／ｆ３＜１．１ （１５−１）
    ただし、
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
12. 下記条件式（１０−１）を満足する請求項５記載の撮像レンズ。
    １．７＜ＮＧ２ｎ＜２．１ （１０−１）
13. 下記条件式（１１−１）を満足する請求項５記載の撮像レンズ。
    ３０＜νＧ２ｎ＜５５ （１１−１）
14. 下記条件式（１２−１）を満足する請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −０．２＜（ＲＧ２ｎｆ＋ＲＧ２ｎｒ）／（ＲＧ２ｎｆ−ＲＧ２ｎｒ）＜１．５ （１２−１）
    ただし、
    ＲＧ２ｎｆ：前記第２レンズ群の前記負レンズの物体側の面の曲率半径
    ＲＧ２ｎｒ：前記第２レンズ群の前記負レンズの像側の面の曲率半径
15. 下記条件式（１６−１）を満足する請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    −０．３＜（ＲＧ３ｎｆ＋ＲＧ３ｎｒ）／（ＲＧ３ｎｆ−ＲＧ３ｎｒ）＜９ （１６−１）
    ただし、
    ＲＧ３ｎｆ：前記第３レンズ群の前記負レンズの物体側の面の曲率半径
    ＲＧ３ｎｒ：前記第３レンズ群の前記負レンズの像側の面の曲率半径
16. 請求項１から１５のいずれか１項記載の撮像レンズを備えた撮像装置。