JP6580000B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラ、および／またはビデオカメラ等に好適な撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。

近年、デジタルカメラのような撮像装置に用いられる撮像レンズにおいて、インナーフォーカス方式が用いられている。例えば、下記特許文献１〜５には、第１レンズ群と第２レンズ群と第３レンズ群とからなる３群構成とされ、第１レンズ群と第３レンズ群を像面に対して固定した状態で、第２レンズ群を像面に対して移動させることによって合焦を行う撮像レンズが開示されている。

インナーフォーカス方式の撮像レンズにおいて、オートフォーカスの高速化のため、およびフォーカス駆動系への負荷を低減のためには、合焦の際に移動するレンズ群（以下、フォーカスレンズ群という）をより軽量に構成することが望ましく、特許文献１〜５では、フォーカスレンズ群を１枚のレンズのみで構成した撮像レンズが開示されている。

特開２０１２−１５９６１３号公報 特開２０１２−２２６３０９号公報 特開２０１２−２４２４７２号公報 特開２０１３−３７０８０号公報 特開２０１２−２４２６８９号公報

フォーカスレンズ群を少ないレンズ枚数で構成し、なおかつ、フォーカスレンズ群の移動に伴う収差変動を抑えるためには、フォーカスレンズ群の構成だけでなく、その物体側および像側に配置されるレンズ群の構成も最適化する必要がある。

特許文献１〜４に記載の撮像レンズでは、フォーカスレンズ群よりも像側に配置された第３レンズ群が１枚の正レンズのみで構成されている。このような構成では、合焦の際の軸外光線の変動を抑えることが難しい。また、第３レンズ群が正レンズのみで構成された場合には、合焦の際の色収差の変動を抑えることが難しい。

特許文献５に記載の撮像レンズでは、第３レンズ群を正レンズと負レンズの２枚で構成しているが、第３レンズ群の屈折力が強く設定されており、合焦の際の軸外光線の変動が大きくなってしまう。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、高速なフォーカシングが可能で、合焦の際の収差変動が抑制され、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。

本発明の第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レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正または負の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的になり、第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、前群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、後群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、第２レンズ群は、１枚の負レンズから実質的になり、第３レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第１レンズ群と第３レンズ群とは像面に対して固定されており、第２レンズ群は物体側から像側へ移動し、下記条件式（１）および（７）を満足することを特徴とする。
２．５＜｜ｆ３／ｆ２｜ （１）
０．６＜｜（１−β２ ^２ ）×β３ ^２ ｜＜２．３ （７）
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
β２：無限遠物体に合焦した状態の第２レンズ群の横倍率
β３：無限遠物体に合焦した状態の第３レンズ群の横倍率
本発明の第２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、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正または負の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的になり、第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、前群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、後群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、第２レンズ群は、１枚の負レンズから実質的になり、第３レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第１レンズ群と第３レンズ群とは像面に対して固定されており、第２レンズ群は物体側から像側へ移動し、下記条件式（１）および（９）を満足することを特徴とする。
２．５＜｜ｆ３／ｆ２｜ （１）
３．０＜｜ｆ３／ｆ｜ （９）
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
ｆ：無限遠物体に合焦した状態の全系の焦点距離
本発明の第３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、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正または負の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的になり、第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、前群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、後群は、少なくとも２枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズとを有し、第２レンズ群は、１枚の負レンズから実質的になり、第３レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第１レンズ群と第３レンズ群とは像面に対して固定されており、第２レンズ群は物体側から像側へ移動し、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
２．５＜｜ｆ３／ｆ２｜ （１）
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
以下では、本発明の第１、第２、および第３の撮像レンズを総括して本発明の撮像レンズと称する。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．２ （２）
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の全系の焦点距離

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（３）および（４）を満足することが好ましい。
１．６８＜ＮｄＧ２ （３）
３０＜νｄＧ２＜６０ （４）
ただし、
ＮｄＧ２：第２レンズ群の負レンズのｄ線に関する屈折率
νｄＧ２：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、下記条件式（５）、（６）、（８）、（１０）のうちの少なくとも１つを満足することが好ましい。
１．５＜｜ｆ２３／ｆ１｜＜５．４ （５）
０．８＜｜ｆ２／ｆ｜＜３．０ （６）
１．０＜β２／β３＜２．６ （８）
０．２＜Ｄｓ／ＴＬ＜０．５ （１０）
ただし、
ｆ２３：無限遠物体に合焦した状態の第２レンズ群と第３レンズ群との合成焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
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の全系の焦点距離
β２：無限遠物体に合焦した状態の第２レンズ群の横倍率
β３：無限遠物体に合焦した状態の第３レンズ群の横倍率
Ｄｓ：最も物体側のレンズ面から絞りまでの光軸上の距離
ＴＬ：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と、空気換算距離でのバックフォーカスとの和

本発明の撮像レンズにおいては、前群の最も物体側には負レンズが配置されていることが好ましい。また、前群は、最も物体側に配置された負レンズと、この負レンズと空気間隔を隔てて配置された正の屈折力を有する部分レンズ群とから実質的になることが好ましい。前群は、最も物体側に配置された負レンズと、この負レンズと空気間隔を隔てて配置され１枚の正レンズおよび１枚の負レンズを接合して構成される接合レンズとから実質的になるように構成してもよい。

本発明の撮像レンズにおいては、後群は、物体側から順に、１枚の負レンズと、３枚接合レンズとを有し、この３枚接合レンズは２枚の正レンズおよび１枚の負レンズを接合して構成されるものとしてもよい。その際に、後群は、物体側から順に、１枚の負レンズと、３枚接合レンズとから実質的になり、この３枚接合レンズは、物体側から順に、正レンズと負レンズと正レンズとを接合して構成されるものとしてもよい。

本発明の撮像レンズにおいては、第３レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとから実質的になることが好ましい。その際に、第３レンズ群は、物体側から順に、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとから実質的になるように構成することが好ましい。また、本発明の撮像レンズにおいては、第３レンズ群は、正の屈折力を有するように構成してもよい。

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。

なお、上記の「〜から実質的になり」、「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞り、カバーガラス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、撮像素子、および手振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「正の屈折力を有する〜群」とは、群全体として正の屈折力を有することを意味する。上記の「負の屈折力を有する〜群」についても同様である。上記の群の屈折力の符号、およびレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。上記の「〜群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。

なお、上記の「物体側から順に、〜を有し」は、連続的および不連続的に構成要素を順に有するものを全て含むものとする。なお、上述したレンズの枚数は、構成要素となるレンズの枚数であり、例えば、材質の異なる複数の単レンズが接合された接合レンズにおけるレンズの枚数は、この接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すことにする。また、上記条件式は全てｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準としたものである。

本発明によれば、物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、および第３レンズ群からなり、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、各レンズ群の構成を好適に設定し、さらに所定の条件式を満足するようにしているため、高速なフォーカシングが可能で、合焦の際の収差変動が抑制され、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を示す断面図である。 図１に示す撮像レンズの光路図である。 本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図である。 本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図である。 本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図である。 本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図である。 本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図である。 本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 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では、無限遠物体に合焦している状態を示し、左側が物体側、右側が像側である。また、図７は図１に示す撮像レンズの光路図であり、「無限遠」と付した上段に無限遠物体に合焦した状態を示し、「β＝−０．０４１」と付した下段に結像倍率が−０．０４１となる近距離物体に合焦した状態を示している。図７ではレンズ構成とともに軸上光束２と最大画角の軸外光束３を示している。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。

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、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正または負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから実質的になる。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〜Ｌ１７の７枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１の１枚のレンズのみからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３２の２枚のレンズからなる。

図１ではレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に平行平板状の光学部材ＰＰを配置した例を示している。光学部材ＰＰは、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ、その他の各種フィルタ、および／またはカバーガラス等を想定したものである。本発明においては、光学部材ＰＰを図１の例とは異なる位置に配置してもよく、また光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

この撮像レンズは、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第１レンズ群Ｇ１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は物体側から像側へ移動するように構成される。また、第２レンズ群Ｇ２は１枚の負レンズのみからなるように構成される。図１の第２レンズ群Ｇ２の下の矢印は、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に第２レンズ群Ｇ２が移動する方向を示している。

インナーフォーカス方式を採用することで、フォーカスレンズユニットを駆動する系への負荷を軽減でき、またフォーカスレンズユニットを小型化でき、ひいては、レンズ系全体を小型化することができる。撮像装置に対する小型化の要望に応えるためレンズ系にも小型化が要望されている。さらに、フォーカスレンズ群を１枚のレンズで構成することによって、軽量化を図ることができ、高速なフォーカシングが可能となる。また、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２の屈折力を第１レンズ群Ｇ１の屈折力と異符号とすることで、フォーカスレンズ群の屈折力を強くすることができ、合焦の際のフォーカスレンズ群の移動量を小さくすることができる。

第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有するように構成される。第３レンズ群Ｇ３に正レンズと負レンズを配置することによって、色収差および像面湾曲の補正に有利となる。

この撮像レンズは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３に関して下記条件式（１）を満足するように構成される。
２．５＜｜ｆ３／ｆ２｜ （１）
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（１）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ないため、合焦の際の軸外光線の変化を小さく抑えることができる。それによって、合焦の際の像面湾曲の変動を抑えることができる。また、条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２の屈折力が弱くなりすぎないため、フォーカスレンズ群の移動量を小さくするのに有利となる。

条件式（１）に関する効果を高めるためには下記条件式（１−１）を満足することが好ましい。また、下記条件式（１−２）を満足することが好ましい。条件式（１−２）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すぎないため、第２レンズ群Ｇ２を１枚のレンズで構成しても収差補正を良好に行うことができ、特に、像面湾曲の発生を抑えることに有利となる。また、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が強くなりすぎないため、可動部品であるフォーカスレンズ群の偏心誤差の許容量を大きくすることができ、良好な性能の実現がより容易となる。
２．７＜｜ｆ３／ｆ２｜ （１−１）
２．７＜｜ｆ３／ｆ２｜＜５０ （１−２）

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する前群Ｇ１Ｆと、開口絞りＳｔと、全体として正の屈折力を有する後群Ｇ１Ｒとから実質的になる。図１に示す例では、前群Ｇ１ＦはレンズＬ１１〜Ｌ１３からなり、後群Ｇ１ＲはレンズＬ１４〜Ｌ１７からなる。なお、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさおよび／または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。

最も物体側のレンズ群である前群Ｇ１Ｆを正の屈折力を有するレンズ群とすることで、レンズ系全長を短縮することができる。第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズの間に開口絞りＳｔを配置し、最も物体側のレンズと開口絞りＳｔの位置を近づけることで、最も物体側のレンズの径を小型化することができる。

前群Ｇ１Ｆは、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有するように構成される。前群Ｇ１Ｆに正レンズと負レンズを配置することによって、色収差および像面湾曲の補正に有利となる。前群Ｇ１Ｆの最も物体側には負レンズが配置されていることが好ましい。最も物体側に負レンズを配置することによって、最も物体側のレンズの径を大型化させることなく、広角化することができる。

前群Ｇ１Ｆは、最も物体側に配置された１枚の負レンズからなる第１部分レンズ群Ｇ１Ｆａと、この負レンズと空気間隔を隔てて配置された全体として正の屈折力を有する第２部分レンズ群Ｇ１Ｆｂとから実質的になるように構成してもよい。このように構成した場合は、前群Ｇ１Ｆがワイドコンバーターの役割を果たし、歪曲収差やコマ収差を補正しながら広角化することができる。

また、前群Ｇ１Ｆが上記の第１部分レンズ群Ｇ１Ｆａと第２部分レンズ群Ｇ１Ｆｂとからなる構成において、第２部分レンズ群Ｇ１Ｆｂは１枚の正レンズおよび１枚の負レンズを接合して構成される接合レンズとしてもよい。このようにした場合は、最も物体側の負レンズとは別に接合レンズを設けることによって、色収差の補正を行うことができる。

後群Ｇ１Ｒは、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有するように構成される。後群Ｇ１Ｒに正レンズと負レンズを配置することによって、色収差および像面湾曲の補正に有利となる。より好ましくは、後群Ｇ１Ｒは、少なくとも２枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズとを有することである。このようにした場合は、球面収差および軸上色収差などの諸収差を補正し、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２の収差負担を軽減することができる。

例えば、後群Ｇ１Ｒは、物体側から順に、１枚の負レンズと、３枚接合レンズとを有し、この３枚接合レンズを２枚の正レンズと１枚の負レンズが接合されて構成されたものとしてもよい。このようにした場合は、後群Ｇ１Ｒに３枚接合レンズを配置することで、軸上色収差と倍率色収差の補正を行うことができる。また、３枚のレンズを接合して配置することによって、３枚のレンズが各々単レンズで構成された場合と比較して、組立誤差の発生に伴う光学性能の低下を抑えることができる。図１の例の後群Ｇ１Ｒは、物体側から順に、１枚の負レンズと、３枚接合レンズとからなり、この３枚接合レンズは、物体側から順に正レンズと負レンズと正レンズとを接合して構成されたものである。後群Ｇ１Ｒをこのように構成することで、少ないレンズ枚数でレンズ系の小型化を図りながら上記効果を得ることができる。

第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有するレンズ群でもよく、負の屈折力を有するレンズ群でもよいが、第３レンズ群Ｇ３を正の屈折力を有するレンズ群とした場合は、射出瞳位置を像面Ｓｉｍから離し、像面Ｓｉｍに入射する光線の入射角度を小さくすることができ、撮像レンズの像面Ｓｉｍの位置に固体撮像素子を配置した場合に良好な画像の取得に有利となる。また、第３レンズ群Ｇ３を正の屈折力を有するレンズ群とした場合は、第３レンズ群Ｇ３の屈折力とフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２の屈折力とが異符号になるため、フォーカスレンズ群の屈折力を強くすることができ、合焦の際のフォーカスレンズ群の移動量を小さくすることができる。

第３レンズ群Ｇ３は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとから実質的になるように構成してもよい。第３レンズ群Ｇ３を２枚構成とし、正レンズと負レンズを配置することによって、色収差および像面湾曲の補正に有利となる。その際に、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとから実質的になるように構成してもよい。このようにした場合は、像面Ｓｉｍに入射する光線の入射角度を小さくすることができる。また、第３レンズ群Ｇ３が１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなる場合、これら２枚のレンズを互いに接合してもよく、接合した場合は色収差の補正に有利となる。

次に、条件式に関する好ましい構成について述べる。この撮像レンズは下記条件式（２）〜（１０）の少なくとも１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．２ （２）
１．６８＜ＮｄＧ２ （３）
３０＜νｄＧ２＜６０ （４）
１．５＜｜ｆ２３／ｆ１｜＜５．４ （５）
０．８＜｜ｆ２／ｆ｜＜３．０ （６）
０．６＜｜（１−β２^２）×β３^２｜＜２．３ （７）
１．０＜β２／β３＜２．６ （８）
３．０＜｜ｆ３／ｆ｜ （９）
０．２＜Ｄｓ／ＴＬ＜０．５ （１０）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態の全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ２３：無限遠物体に合焦した状態の第２レンズ群と第３レンズ群との合成焦点距離
ＮｄＧ２：第２レンズ群の負レンズのｄ線に関する屈折率
νｄＧ２：第２レンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数
β２：無限遠物体に合焦した状態の第２レンズ群の横倍率
β３：無限遠物体に合焦した状態の第３レンズ群の横倍率
Ｄｓ：最も物体側のレンズ面から絞りまでの光軸上の距離
ＴＬ：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と、空気換算距離でのバックフォーカスとの和

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Ｇ１の屈折力が強くなりすぎないため、第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差およびコマ収差の補正に有利となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなりすぎないため、光学系を小型化することができる。条件式（２）に関する効果を高めるためには下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
０．５＜ｆ１／ｆ＜１．０ （２−１）

条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、収差を小さく抑えながら、フォーカスレンズ群の移動量に対する像面位置の光軸方向の移動量の比を大きくすることができる。

条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、フォーカスレンズ群の移動に伴う色収差の変動を抑えることができる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１で発生する倍率色収差の補正に有利となる。条件式（４）に関する効果を高めるためには下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
３２＜νｄＧ２＜５８ （４−１）

フォーカスレンズ群の構成としては、条件式（３）および（４）を満足することが好ましく、条件式（３）および（４−１）を満足することがより好ましい。なお、条件式（３）および（４）を満足する光学材料を用いるためには下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
１．６８＜ＮｄＧ２＜２．０ （３−１）

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の屈折力が弱くなりすぎないため、第１レンズ群Ｇ１を小型化するのに有利となる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３を合成した光学系の結像倍率が高くなりすぎることを防止でき、第２レンズ群Ｇ２と第２レンズ群Ｇ２より像側のレンズの径、特に、フォーカスレンズ群のレンズの径を小さくすることができる。条件式（５）に関する効果を高めるためには下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
１．７＜｜ｆ２３／ｆ１｜＜５．３ （５−１）

条件式（６）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ないため、第２レンズ群Ｇ２を１枚のレンズで構成しても収差補正を良好に行うことができ、特に、像面湾曲の発生を抑えることに有利となる。また、可動部品であるフォーカスレンズ群の偏心誤差の許容量を大きくすることができ、良好な性能の実現がより容易となる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量を小さく抑えることができ、レンズ系全体の小型化、およびフォーカシングの高速化に有利となる。条件式（６）に関する効果を高めるためには下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
１．０＜｜ｆ２／ｆ｜＜２．８ （６−１）

条件式（７）は、フォーカスレンズ群の移動量に対する像面位置の光軸方向の移動量に関する式であり、ピントの敏感度を規定するものである。条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、フォーカスレンズ群の移動量を小さくでき、レンズ系全体の小型化に有利となる。また、条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、最短撮影距離の短縮に有利となる。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すぎないため、諸収差、特に、像面湾曲の発生を抑えることができる。条件式（７）に関する効果を高めるためには下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
０．７＜｜（１−β２^２）×β３^２｜＜２．１ （７−１）

条件式（８）の下限以下とならないようにすることで、フォーカスレンズ群の移動量を小さく抑えることができる。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の偏心による偏心コマ収差の発生を抑えることができる。条件式（８）に関する効果を高めるためには下記条件式（８−１）を満足することがより好ましい。
１．１＜β２／β３＜２．４ （８−１）

条件式（９）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で発生する球面収差および像面湾曲を小さく抑えることができる。条件式（９）に関する効果を高めるためには下記条件式（９−１）を満足することがより好ましい。また、下記条件式（９−２）を満足するように構成してもよい。条件式（９−２）の上限以上とならないようにすることで、射出瞳位置を像面Ｓｉｍから離し、像面Ｓｉｍに入射する光線の入射角度を小さくすることが容易になる。
３．５＜｜ｆ３／ｆ｜ （９−１）
３．５＜ｆ３／ｆ＜５０ （９−２）

条件式（１０）の下限以下とならないようにすることで、開口絞りＳｔより像側に配置されるレンズ群のレンズの径を小さく抑えることができる。仮に、条件式（１０）の下限以下となって、開口絞りＳｔより像側のレンズを通過する光束が太くなると、開口絞りＳｔより像側のレンズの収差補正の負担が増え、これらのレンズの枚数を増やす必要が生じ、場合によってはフォーカスレンズ群のレンズの枚数を増やす必要が生じるため、好ましくない。条件式（１０）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径を小さくすることができる。条件式（１０）を満足することで、収差を良好に補正しながら、レンズ鏡筒を細くすることができ、装置の小型化を図ることができる。条件式（１０）に関する効果を高めるためには下記条件式（１０−１）を満足することがより好ましい。
０．２４＜Ｄｓ／ＴＬ＜０．４２ （１０−１）

なお、上述した好ましい構成および可能な構成は、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、本発明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の撮像レンズのレンズ構成は図１に示したものであり、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは一部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、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。

実施例１の撮像レンズの基本レンズデータを表１に、可変面間隔を表２に、非球面係数を表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上の面間隔を示す。表１の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し、θｇＦｊの欄はｊ番目の構成要素のｇ線（波長４３５．８ｎｍ）とＦ線（波長４８６．１ｎｍ）間の部分分散比を示す。なお、あるレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比θｇＦとは、そのレンズのｇ線、Ｆ線、およびＣ線（波長６５６．３ｎｍ）の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、およびＮＣとしたとき、θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）で定義されるものである。

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および光学部材ＰＰも合わせて示している。表１では、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の枠外上部に、全系の焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ωの値をｄ線基準で示す。

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付してＤｉの欄に記入している。表２にこの可変面間隔の値をｄ線基準で示す。表２では、無限遠物体に合焦している状態、および全系の結像倍率βが−０．０４１となる近距離物体に合焦した状態の可変面間隔の値をそれぞれ「無限遠」および「β＝−０．０４１」と表記した欄に示している。

また、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、実施例１の各非球面の非球面係数を示す。表３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＝３、４、５、…２０、あるいは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：非球面係数

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を用いているが、光学系は比例拡大また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。

図８に実施例１の撮像レンズの各収差図を示す。図８では「無限遠」と付した上段に無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示し、「β＝−０．０４１」と付した下段に結像倍率が−０．０４１となる近距離物体に合焦した状態での各収差図を示している。また、図８では左から順に、球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、および倍率色収差（倍率の色収差）を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、およびｇ線に関する収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線に関する収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差を短破線で示す。正弦条件違反量の図と歪曲収差図では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、およびｇ線に関する収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。図８中のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、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、および記載方法は、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は図２に示したものである。実施例２の撮像レンズの群構成、合焦の際に移動するレンズ群とその移動方向、および各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを表４に、可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に示す。図９の上段に無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示し、下段に結像倍率が−０．０４３となる近距離物体に合焦した状態での各収差図を示す。

［実施例３］
実施例３の撮像レンズのレンズ構成は図３に示したものである。実施例３の撮像レンズの群構成、合焦の際に移動するレンズ群とその移動方向、および各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを表７に、可変面間隔を表８に、非球面係数を表９に示す。図１０の上段に無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示し、下段に結像倍率が−０．０４３となる近距離物体に合焦した状態での各収差図を示す。

［実施例４］
実施例４の撮像レンズのレンズ構成は図４に示したものである。実施例４の撮像レンズの群構成、合焦の際に移動するレンズ群とその移動方向、および各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例４の撮像レンズの基本レンズデータを表１０に、可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に示す。図１１の上段に無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示し、下段に結像倍率が−０．０４５となる近距離物体に合焦した状態での各収差図を示す。

［実施例５］
実施例５の撮像レンズのレンズ構成は図５に示したものである。実施例５の撮像レンズの群構成、合焦の際に移動するレンズ群とその移動方向、および各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例５の撮像レンズの基本レンズデータを表１３に、可変面間隔を表１４に、非球面係数を表１５に示す。図１２の上段に無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示し、下段に結像倍率が−０．０５２となる近距離物体に合焦した状態での各収差図を示す。

［実施例６］
実施例６の撮像レンズのレンズ構成は図６に示したものである。実施例６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、負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。実施例６の撮像レンズの合焦の際に移動するレンズ群とその移動方向、および各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例６の撮像レンズの基本レンズデータを表１６に、可変面間隔を表１７に、非球面係数を表１８に示す。図１３の上段に無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示し、下段に結像倍率が−０．０６０となる近距離物体に合焦した状態での各収差図を示す。

表１９に実施例１〜６の撮像レンズの条件式（１）〜（１０）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、フォーカスレンズ群が１枚のレンズのみからなり高速なフォーカシングが可能で、合焦の際の収差変動が抑制され、各収差が良好に補正されて、高い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１４Ａおよび図１４Ｂ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１４Ａはカメラ３０を正面側から見た斜視図を示し、図１４Ｂ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、撮像された画像および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、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、およ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。

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、および非球面係数は、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、本発明の撮像装置も、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、一眼レフ形式のカメラ、フィルムカメラ、および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 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
Ｇ１Ｆ 前群
Ｇ１Ｆａ 第１部分レンズ群
Ｇ１Ｆｂ 第２部分レンズ群
Ｇ１Ｒ 後群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
１１〜Ｌ１７、Ｌ２１、Ｌ３１〜Ｌ３２ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (18)

1. 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、正または負の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的になり、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、
   前記前群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、
   前記後群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、
   前記第２レンズ群は、１枚の負レンズから実質的になり、
   前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、
   無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群とは像面に対して固定されており、前記第２レンズ群は物体側から像側へ移動し、
   下記条件式（１）および（７）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ２．５＜｜ｆ３／ｆ２｜ （１）
   ０．６＜｜（１−β２ ^２ ）×β３ ^２ ｜＜２．３ （７）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
   β２：無限遠物体に合焦した状態の前記第２レンズ群の横倍率
   β３：無限遠物体に合焦した状態の前記第３レンズ群の横倍率
2. 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、正または負の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的になり、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、
   前記前群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、
   前記後群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、
   前記第２レンズ群は、１枚の負レンズから実質的になり、
   前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、
   無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群とは像面に対して固定されており、前記第２レンズ群は物体側から像側へ移動し、
   下記条件式（１）および（９）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ２．５＜｜ｆ３／ｆ２｜ （１）
   ３．０＜｜ｆ３／ｆ｜ （９）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
   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の全系の焦点距離
3. 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、正または負の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的になり、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とから実質的になり、
   前記前群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、
   前記後群は、少なくとも２枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズとを有し、
   前記第２レンズ群は、１枚の負レンズから実質的になり、
   前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを有し、
   無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群とは像面に対して固定されており、前記第２レンズ群は物体側から像側へ移動し、
   下記条件式（１）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ２．５＜｜ｆ３／ｆ２｜ （１）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
4. 下記条件式（２）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。
   ０．４＜ｆ１／ｆ＜１．２ （２）
   ただし、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ：無限遠物体に合焦した状態の全系の焦点距離
5. 前記前群の最も物体側には負レンズが配置されている請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
6. 下記条件式（３）および（４）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。
   １．６８＜ＮｄＧ２ （３）
   ３０＜νｄＧ２＜６０ （４）
   ただし、
   ＮｄＧ２：前記第２レンズ群の前記負レンズのｄ線に関する屈折率
   νｄＧ２：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
7. 下記条件式（５）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。
   １．５＜｜ｆ２３／ｆ１｜＜５．４ （５）
   ただし、
   ｆ２３：無限遠物体に合焦した状態の前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との合成焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
8. 下記条件式（６）を満足する請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
   ０．８＜｜ｆ２／ｆ｜＜３．０ （６）
   ただし、
   ｆ：無限遠物体に合焦した状態の全系の焦点距離
9. 下記条件式（８）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。
   １．０＜β２／β３＜２．６ （８）
   ただし、
   β２：無限遠物体に合焦した状態の前記第２レンズ群の横倍率
   β３：無限遠物体に合焦した状態の前記第３レンズ群の横倍率
10. 下記条件式（１０）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。
    ０．２＜Ｄｓ／ＴＬ＜０．５ （１０）
    ただし、
    Ｄｓ：最も物体側のレンズ面から前記絞りまでの光軸上の距離
    ＴＬ：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と、空気換算距離でのバックフォーカスとの和
11. 前記第３レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとから実質的になる請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
12. 前記前群は、最も物体側に配置された負レンズと、該負レンズと空気間隔を隔てて配置された正の屈折力を有する部分レンズ群とから実質的になる請求項１から１１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
13. 前記後群は、物体側から順に、１枚の負レンズと、３枚接合レンズとを有し、
    該３枚接合レンズは２枚の正レンズおよび１枚の負レンズを接合して構成される請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
14. 前記後群は、物体側から順に、１枚の負レンズと、３枚接合レンズとから実質的になり、
    該３枚接合レンズは、物体側から順に、正レンズと負レンズと正レンズとを接合して構成される請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
15. 前記第３レンズ群は、正の屈折力を有する請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
16. 前記第３レンズ群は、物体側から順に、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとから実質的になる請求項１から１５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
17. 前記前群は、最も物体側に配置された負レンズと、該負レンズと空気間隔を隔てて配置され１枚の正レンズおよび１枚の負レンズを接合して構成される接合レンズとから実質的になる請求項１から１６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
18. 請求項１から１７のいずれか１項記載の撮像レンズを備えた撮像装置。