JP6594281B2

JP6594281B2 - 撮像レンズおよび撮像装置

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Publication number: JP6594281B2
Application number: JP2016191323A
Authority: JP
Inventors: 和佳岡田; 倫生長
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: US20180088302A1; US10156696B2; CN207301468U; JP2018054911A

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、特に、ＦＡ（factory automation）用カメラ、ＭＶ（Machine Vision）用カメラ、デジタルカメラ、監視用カメラ、および／または、車載用カメラ用等に好適な単焦点の撮像レンズ、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。

ＦＡ（factory automation）用カメラ、ＭＶ（Machine Vision）用カメラ、デジタルカメラ、監視用カメラ、および／または、車載用カメラ用等に使用可能な単焦点の撮像レンズとして、例えば下記特許文献１〜４に記載のレンズ系が知られている。

特開平６−２５００８０号公報特開２０００−３９５５３号公報特開平１−１１３７１４号公報特開２０１３−１８２０５４号公報

近年、撮像素子の高画素化が進んでいるため、それに合わせて、撮像素子と組み合わせる撮像レンズについても、Ｆナンバーが小さく球面収差の良好な撮像レンズが要求されている。また、ＦＡ用やＭＶ用の場合には、広角でありながら歪曲収差が小さいことも要求される。

しかしながら、特許文献１のレンズ系では、画角が十分に広くないかＦナンバーが十分に小さくないという問題がある。また、特許文献２、３のレンズ系では、歪曲収差が十分に小さくないという問題がある。また、特許文献４のレンズ系では、Ｆナンバーが十分に小さくないという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、広角で、Ｆナンバーが小さく、歪曲収差が小さい撮像レンズ、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、第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた第１−１負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた第１−２負レンズと、両凸形状の第１−３正レンズと、物体側に凸面を向けた第１−４負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた第１−５正レンズとからなり、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第１レンズ群は像面に対して固定されており、第２レンズ群の一部もしくは全部は物体側に移動し、下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする。
−０．２＜ｆ／ｆ１＜０．１ …（１）
０．１＜Ｄ８／ｆ＜２．５ …（２）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１：無限遠物体に合焦した状態での第１レンズ群の焦点距離
Ｄ８：第１−４負メニスカスレンズと第１−５正レンズとの光軸上の間隔
とする。

なお、下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足することが好ましい。
−０．１５＜ｆ／ｆ１＜０．０５ …（１−１）
０．２＜Ｄ８／ｆ＜２ …（２−１）

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
−１＜（Ｌ４ｒ−Ｌ５ｆ）／（Ｌ４ｒ＋Ｌ５ｆ）＜−０．０２ …（３）
−０．８＜（Ｌ４ｒ−Ｌ５ｆ）／（Ｌ４ｒ＋Ｌ５ｆ）＜−０．０４ …（３−１）
ただし、
Ｌ４ｒ：第１−４負メニスカスレンズの像側の面の近軸曲率半径
Ｌ５ｆ：第１−５正レンズの物体側の面の近軸曲率半径
とする。

また、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
０．１＜（Ｌ４ｆ−Ｌ４ｒ）／（Ｌ４ｆ＋Ｌ４ｒ）＜０．９５ …（４）
０．１５＜（Ｌ４ｆ−Ｌ４ｒ）／（Ｌ４ｆ＋Ｌ４ｒ）＜０．９３ …（４−１）
ただし、
Ｌ４ｆ：第１−４負メニスカスレンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｌ４ｒ：第１−４負メニスカスレンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。

また、合焦の際に、第２レンズ群の最も物体側のレンズは少なくとも移動することが好ましい。

また、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
０．０２＜Ｄ８／Ｌ＜０．３５ …（５）
０．０３＜Ｄ８／Ｌ＜０．３ …（５−１）
ただし、
Ｄ８：第１−４負メニスカスレンズと第１−５正レンズとの光軸上の間隔
Ｌ：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の長さ
とする。

また、下記条件式（６）を満足することが好ましく、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
３．５＜Ｌ／ｆ＜８ …（６）
４．５＜Ｌ／ｆ＜７ …（６−１）
ただし、
Ｌ：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の長さ
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
とする。

また、下記条件式（７）を満足することが好ましく、下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
０．２＜ｆ／ｆ２＜０．５ …（７）
０．２５＜ｆ／ｆ２＜０．４５ …（７−１）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ２：無限遠物体に合焦した状態での第２レンズ群の焦点距離
とする。

また、下記条件式（８）を満足することが好ましく、下記条件式（８−１）を満足することがより好ましい。
０．２＜ｈ１／ｈ２＜０．８ …（８）
０．２５＜ｈ１／ｈ２＜０．６ …（８−１）
ただし、
ｈ１：第１レンズ群の最も物体側の面における近軸軸上光線の高さ
ｈ２：第１レンズ群の最も像側の面における近軸軸上光線の高さ
とする。

また、下記条件式（９）を満足することが好ましく、下記条件式（９−１）を満足することがより好ましい。
０≦（ｍａｘ−ｍｉｎ）／ａｖｅ＜０．６ …（９）
０．０５＜（ｍａｘ−ｍｉｎ）／ａｖｅ＜０．５５ …（９−１）
ただし、
ｍａｘ：第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の最大値
ｍｉｎ：第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の最小値
ａｖｅ：第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の平均値
とする。

また、下記条件式（１０）を満足することが好ましい。
０．９＜ｆＬ１／ｆＬ２＜２ …（１０）
ただし、
ｆＬ１：第１−１負メニスカスレンズの焦点距離
ｆＬ２：第１−２負レンズの焦点距離
とする。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の撮像レンズを備えたことを特徴とする。

なお、上記「〜からなる」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、パワーを有さないミラーや絞りやマスクやカバーガラスやフィルタなどのレンズ以外の光学要素などを含んでもよいことを意図するものである。

また、上記「レンズ群」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。また、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、およびレンズの面の曲率半径は、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。また、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。

本発明によれば、物体側から順に、第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた第１−１負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた第１−２負レンズと、両凸形状の第１−３正レンズと、物体側に凸面を向けた第１−４負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた第１−５正レンズとからなり、下記条件式（１）および（２）を満足するものとしたので、広角で、Ｆナンバーが小さく、歪曲収差が小さい撮像レンズ、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。
−０．２＜ｆ／ｆ１＜０．１ …（１）
０．１＜Ｄ８／ｆ＜２．５ …（２）

本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ（実施例１と共通）の構成を示す断面図本発明の実施例２の撮像レンズの構成を示す断面図本発明の実施例３の撮像レンズの構成を示す断面図本発明の実施例４の撮像レンズの構成を示す断面図本発明の実施例５の撮像レンズの構成を示す断面図本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成図

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は本発明の一実施形態にかかる撮像レンズのレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１の撮像レンズの構成と共通である。図１は、無限遠物体に合焦した状態を示しており、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞り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上の絞りの位置を示すものである。また、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂも合わせて示している。

本実施形態の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。

この撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、および／または赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた第１−１負メニスカスレンズＬ１１と、像側に凹面を向けた第１−２負レンズＬ１２と、両凸形状の第１−３正レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた第１−４負メニスカスレンズＬ１４と、物体側に凸面を向けた第１−５正レンズＬ１５とからなる。

このように、第１−１負メニスカスレンズＬ１１と第１−２負レンズＬ１２の２枚の負レンズを連続させて負の屈折力を分散させることにより、広角にしながら歪曲収差の発生を抑えることができる。また、最も物体側のレンズを物体側に凸面を向けた第１−１負メニスカスレンズＬ１１とすることで、特に歪曲収差および非点収差の発生を抑えることができる。

また、第１−３正レンズＬ１３は、正の屈折力により第１−１負メニスカスレンズＬ１１および第１−２負レンズＬ１２で発生した歪曲収差および倍率色収差を補正することができる。なお、この第１−３正レンズＬ１３を両凸形状とすることで、球面収差と非点収差のバランスを取りやすくすることができる。

また、第１−４負メニスカスレンズＬ１４は、メニスカス形状であることで歪曲収差および非点収差の発生を抑えながら、負の屈折力を有することで広角にすることができる。また、この第１−４負メニスカスレンズＬ１４は、第１−１負メニスカスレンズＬ１１および第１−２負レンズＬ１２に較べて主光線の高さが低いため、軸上色収差と倍率色収差のバランスを取りやすくすることができる。

また、第１−５正レンズＬ１５は、正の屈折力により第１−１負メニスカスレンズＬ１１および第１−２負レンズＬ１２で発生した歪曲収差および倍率色収差を補正することができる。なお、この第１−５正レンズＬ１５の物体側の面を凸形状とすることで、球面収差と非点収差のバランスを取りやすくすることができる。さらに、この第１−５正レンズＬ１５を両凸形状とすることで、球面収差と歪曲収差のバランスを取りやすくすることができる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（１）および（２）を満足するように構成されている。
−０．２＜ｆ／ｆ１＜０．１ …（１）
０．１＜Ｄ８／ｆ＜２．５ …（２）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１：無限遠物体に合焦した状態での第１レンズ群の焦点距離
Ｄ８：第１−４負メニスカスレンズと第１−５正レンズとの光軸上の間隔
とする。

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での歪曲収差の発生を抑えることができる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、バックフォーカスを確保することができる。

条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、第１−４負メニスカスレンズＬ１４と第１−５正レンズＬ１５の間に形成される空気レンズの作用を収差補正に利用しやすくなり、球面収差および像面湾曲と、歪曲収差とのバランスを取りやすくすることができる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、歪曲収差を抑えつつ、第１−１負メニスカスレンズＬ１１の有効径、および撮像レンズ全長を小さく抑えることができる。

なお、下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．１５＜ｆ／ｆ１＜０．０５ …（１−１）
０．２＜Ｄ８／ｆ＜２ …（２−１）

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、歪曲収差の発生を抑えることができる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、高次の球面収差および高次の歪曲収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−１＜（Ｌ４ｒ−Ｌ５ｆ）／（Ｌ４ｒ＋Ｌ５ｆ）＜−０．０２ …（３）
−０．８＜（Ｌ４ｒ−Ｌ５ｆ）／（Ｌ４ｒ＋Ｌ５ｆ）＜−０．０４ …（３−１）
ただし、
Ｌ４ｒ：第１−４負メニスカスレンズの像側の面の近軸曲率半径
Ｌ５ｆ：第１−５正レンズの物体側の面の近軸曲率半径
とする。

また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、高次の球面収差の発生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、歪曲収差および非点収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．１＜（Ｌ４ｆ−Ｌ４ｒ）／（Ｌ４ｆ＋Ｌ４ｒ）＜０．９５ …（４）
０．１５＜（Ｌ４ｆ−Ｌ４ｒ）／（Ｌ４ｆ＋Ｌ４ｒ）＜０．９３ …（４−１）
ただし、
Ｌ４ｆ：第１−４負メニスカスレンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｌ４ｒ：第１−４負メニスカスレンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。

また、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は像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２の一部もしくは全部は物体側に移動することが好ましい。このような態様とすることで、第１−１負メニスカスレンズＬ１１の有効径の増大を防ぎながら、合焦の際の球面収差および像面湾曲の変動を抑えることができる。この場合、合焦の際に、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズは少なくとも移動することが好ましい。このように、開口絞りＳｔに近いレンズを移動させて、合焦の際の第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズの主光線高さの変動を抑えることで、非点収差の変動を抑えることができる。

また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、空気レンズの作用を収差補正に利用しやすくなり、球面収差および像面湾曲と、歪曲収差とのバランスを取りやすくすることができる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、第１−１負メニスカスレンズＬ１１の有効径、および撮像レンズ全長を小さく抑えることができる。なお、下記条件式（５−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．０２＜Ｄ８／Ｌ＜０．３５ …（５）
０．０３＜Ｄ８／Ｌ＜０．３ …（５−１）
ただし、
Ｄ８：第１−４負メニスカスレンズと第１−５正レンズとの光軸上の間隔
Ｌ：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の長さ
とする。

また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）の下限以下とならないようにすることで、第１−１負メニスカスレンズＬ１１および第１−２負レンズＬ１２の負の屈折力を抑えながら広角化とバックフォーカスの確保を両立することができる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることで、第１−１負メニスカスレンズＬ１１の有効径、および撮像レンズ全長を小さく抑えることができる。なお、下記条件式（６−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
３．５＜Ｌ／ｆ＜８ …（６）
４．５＜Ｌ／ｆ＜７ …（６−１）
ただし、
Ｌ：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の長さ
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
とする。

また、下記条件式（７）を満足することが好ましい。条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、撮像レンズ全長を小さく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、球面収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（７−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．２＜ｆ／ｆ２＜０．５ …（７）
０．２５＜ｆ／ｆ２＜０．４５ …（７−１）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ２：無限遠物体に合焦した状態での第２レンズ群の焦点距離
とする。

また、下記条件式（８）を満足することが好ましい。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に入射する軸上マージナル光線の高さを抑え、球面収差の発生を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、広角化に有利となる。なお、下記条件式（８−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．２＜ｈ１／ｈ２＜０．８ …（８）
０．２５＜ｈ１／ｈ２＜０．６ …（８−１）
ただし、
ｈ１：第１レンズ群の最も物体側の面における近軸軸上光線の高さ
ｈ２：第１レンズ群の最も像側の面における近軸軸上光線の高さ
とする。
なお、ｈ１、ｈ２については「光学技術シリーズ１レンズ設計法」（松居吉哉著、共立出版）のpp.19、（2.10）〜（2.12）式による近軸光線追跡における定義に準ずる。

また、下記条件式（９）を満足することが好ましい。条件式（９）の下限以下とならないようにすることで、球面収差と歪曲収差のバランスを取りやすくすることができる。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中の各負レンズの像側の面で屈折力を分担できるため、歪曲収差および球面収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（９−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０≦（ｍａｘ−ｍｉｎ）／ａｖｅ＜０．６ …（９）
０．０５＜（ｍａｘ−ｍｉｎ）／ａｖｅ＜０．５５ …（９−１）
ただし、
ｍａｘ：第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の最大値
ｍｉｎ：第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の最小値
ａｖｅ：第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の平均値
とする。

また、下記条件式（１０）を満足することが好ましい。条件式（１０）の下限以下とならないようにすることで、歪曲収差の発生を抑えることができる。条件式（１０）の上限以上とならないようにすることで、第１−１負メニスカスレンズＬ１１の有効径、および撮像レンズ全長を小さく抑えることができる。また、第１−１負メニスカスレンズＬ１１の有効径を小さく抑えながら広角化することができる。
０．９＜ｆＬ１／ｆＬ２＜２ …（１０）
ただし、
ｆＬ１：第１−１負メニスカスレンズの焦点距離
ｆＬ２：第１−２負レンズの焦点距離
とする。

また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凸面を向けた第２−１正レンズＬ２１と、像側に凹面を向けた第２−２負レンズＬ２２と、像側に凸面を向けた第２−３正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた第２−４負レンズＬ２４と、物体側に凸面を向けた第２−５正レンズＬ２５とからなることが好ましい。

第２レンズ群Ｇ２を上記構成とした場合、第２−１正レンズＬ２１は、非点収差の発生を抑えながら正の屈折力を与える作用を担う。第２−２負レンズＬ２２は、軸上色収差および倍率色収差の補正を行う作用を担う。第２−３正レンズＬ２３は、非点収差の発生を抑えながら正の屈折力を与える作用を担う。第２−４負レンズＬ２４は、軸上色収差および倍率色収差の補正を行う作用を担う。また、第２−２負レンズＬ２２とのパワー配分を変えることで主光線の高さを異なるものとすることができるため、軸上色収差と倍率色収差のバランスを取ることができる。第２−５正レンズＬ２５は、正の屈折力により周辺画角の光線の像面Ｓｉｍ（一般に撮像素子配置面）への入射角を抑える作用を担う。なお、この第２−５正レンズＬ２５を両凸形状とすることで、第２−５正レンズＬ２５の前後面で屈折力を分散できるため、球面収差の発生を抑えるのに有利となる。

本撮像レンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。

また、この撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、レンズ系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、および／または赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置してもよい。なお、これらの各種フィルタをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよいし、いずれかのレンズのレンズ面に各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

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。
まず、実施例１の撮像レンズについて説明する。実施例１の撮像レンズの構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２〜５に対応した図２〜５においては、無限遠物体に合焦した状態を示しており、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞り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上の絞りの位置を示すものである。また、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂも合わせて示している。

実施例１の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１〜Ｌ１５の５枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２も同じくレンズＬ２１〜Ｌ２５の５枚のレンズからなる。また、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は像面Ｓｉｍに対して固定され、第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２１〜Ｌ２４の４枚のレンズは物体側に移動するように構成されている。

実施例１の撮像レンズのレンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、合焦の際に変化する面間隔に関するデータを表３に、非球面係数に関するデータを表４に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜５についても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、面番号の欄に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面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。レンズデータには、光学部材ＰＰも含めて示している。また、レンズデータにおいて、合焦の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表３に示している。

表２の諸元に関するデータに、焦点距離ｆ´、ＦナンバーＦＮｏ、および、全画角２ωの値を示す。

表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。表４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、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３〜最大２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ
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（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３〜最大２０）
とする。

実施例１の撮像レンズの各収差図を図６に示す。なお、図６中の上段左側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、および、倍率色収差を示し、図６中の下段左側から順に距離０．１ｍの物体に合焦した状態での球面収差、非点収差、歪曲収差、および、倍率色収差を示す。球面収差、非点収差、および、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、および、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）についての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。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、および、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）についての収差をそれぞれ長破線、短破線、および、灰色の実線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、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。

次に、実施例２の撮像レンズについて説明する。実施例２の撮像レンズの構成を示す断面図を図２に示す。実施例２の撮像レンズは、実施例１と同様のレンズ群およびレンズ枚数構成であり、合焦の際に移動するレンズについても同様である。また、実施例２の撮像レンズのレンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、合焦の際に変化する面間隔に関するデータを表７に、非球面係数に関するデータを表８に、各収差図を図７に示す。

次に、実施例３の撮像レンズについて説明する。実施例３の撮像レンズの構成を示す断面図を図３に示す。実施例３の撮像レンズは、実施例１と同様のレンズ群およびレンズ枚数構成であり、合焦の際に移動するレンズについても同様である。また、実施例３の撮像レンズのレンズデータを表９に、諸元に関するデータを表１０に、合焦の際に変化する面間隔に関するデータを表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、各収差図を図８に示す。

次に、実施例４の撮像レンズについて説明する。実施例４の撮像レンズの構成を示す断面図を図４に示す。実施例４の撮像レンズは、実施例１と同様のレンズ群およびレンズ枚数構成であり、合焦の際に移動するレンズについても同様である。また、実施例４の撮像レンズのレンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、合焦の際に変化する面間隔に関するデータを表１５に、非球面係数に関するデータを表１６に、各収差図を図９に示す。

次に、実施例５の撮像レンズについて説明する。実施例５の撮像レンズの構成を示す断面図を図５に示す。実施例５の撮像レンズは、実施例１と同様のレンズ群およびレンズ枚数構成であるが、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は像面Ｓｉｍに対して固定され、第２レンズ群Ｇ２全体（レンズＬ２１〜Ｌ２５の５枚のレンズ）は物体側に移動するように構成されている。また、実施例５の撮像レンズのレンズデータを表１７に、諸元に関するデータを表１８に、合焦の際に変化する面間隔に関するデータを表１９に、非球面係数に関するデータを表２０に、各収差図を図１０に示す。

実施例１〜５の撮像レンズの条件式（１）〜（１０）に対応する値を表２１に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表２１に示す値はこの基準波長におけるものである。

以上のデータから、実施例１〜５の撮像レンズは全て、条件式（１）〜（１０）を満たしており、全画角が９０°以上と広角で、Ｆナンバーが３．０以下と小さく、歪曲収差の絶対値が１５％以下と小さい撮像レンズであることが分かる。

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１１に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係る撮像レンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置１０としては、例えば、ＦＡ用カメラ、ＭＶ用カメラ、監視カメラ、または、車載カメラ等を挙げることができる。

撮像装置１０は、撮像レンズ１、撮像レンズ１の像側に配置されたフィルタ４、撮像素子５、撮像素子５からの出力信号を演算処理する信号処理部６、および撮像レンズ１の合焦を行うためのフォーカス制御部７を備える。図１１では撮像レンズ１が有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳｔ、および第２レンズ群Ｇ２を概念的に図示している。なお、図１１では、フォーカス制御部７により第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔを一体的に移動させて合焦を行う例を示しているが、本発明の撮像装置の合焦方法はこの例に限定されない。撮像素子５は、撮像レンズ１により形成された被写体の像を撮像して電気信号に変換するものであり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子５は、その撮像面が撮像レンズ１の像面に一致するように配置される。本実施形態の撮像装置１０は、撮像レンズ１を備えたものであるから、広角で、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、および非球面係数等は、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。

例えば、上記実施例では無限遠物体から近距離物体に合焦するレンズ系を挙げたが、本発明は有限距離の遠距離物体から近距離物体に合焦する撮像レンズに適用可能であることは言うまでもない。

また、本発明の実施形態にかかる撮像装置についても、上記例に限定されず、ビデオカメラ、デジタルカメラ、フィルムカメラ、またはシネマ用カメラとする等、種々の態様とすることができる。

１撮像レンズ
４フィルタ
５撮像素子
６信号処理部
７フォーカス制御部
１０撮像装置
Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ１５、Ｌ２１〜Ｌ２５レンズ
ＰＰ光学部材
Ｓｉｍ像面
Ｓｔ開口絞り
ｗａ軸上光束
ｗｂ最大画角の光束
Ｚ光軸

Claims

物体側から順に、第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた第１−１負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた第１−２負レンズと、両凸形状の第１−３正レンズと、物体側に凸面を向けた第１−４負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた第１−５正レンズとからなり、
無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、前記第１レンズ群は像面に対して固定されており、前記第２レンズ群の一部もしくは全部は物体側に移動し、
下記条件式（１）および（２）を満足する
ことを特徴とする撮像レンズ。
−０．２＜ｆ／ｆ１＜０．１ …（１）
０．１＜Ｄ８／ｆ＜２．５ …（２）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１：無限遠物体に合焦した状態での前記第１レンズ群の焦点距離
Ｄ８：前記第１−４負メニスカスレンズと前記第１−５正レンズとの光軸上の間隔
下記条件式（３）を満足する
請求項１記載の撮像レンズ。
−１＜（Ｌ４ｒ−Ｌ５ｆ）／（Ｌ４ｒ＋Ｌ５ｆ）＜−０．０２ …（３）
ただし、
Ｌ４ｒ：前記第１−４負メニスカスレンズの像側の面の近軸曲率半径
Ｌ５ｆ：前記第１−５正レンズの物体側の面の近軸曲率半径
下記条件式（４）を満足する
請求項１または２記載の撮像レンズ。
０．１＜（Ｌ４ｆ−Ｌ４ｒ）／（Ｌ４ｆ＋Ｌ４ｒ）＜０．９５ …（４）
ただし、
Ｌ４ｆ：前記第１−４負メニスカスレンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｌ４ｒ：前記第１−４負メニスカスレンズの像側の面の近軸曲率半径
合焦の際に、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズは少なくとも移動する
請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
下記条件式（５）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。
０．０２＜Ｄ８／Ｌ＜０．３５ …（５）
ただし、
Ｌ：前記第１レンズ群の最も物体側の面から前記第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の長さ
下記条件式（６）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。
３．５＜Ｌ／ｆ＜８ …（６）
ただし、
Ｌ：前記第１レンズ群の最も物体側の面から前記第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の長さ
下記条件式（７）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。
０．２＜ｆ／ｆ２＜０．５ …（７）
ただし、
ｆ２：無限遠物体に合焦した状態での前記第２レンズ群の焦点距離
下記条件式（８）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。
０．２＜ｈ１／ｈ２＜０．８ …（８）
ただし、
ｈ１：前記第１レンズ群の最も物体側の面における近軸軸上光線の高さ
ｈ２：前記第１レンズ群の最も像側の面における近軸軸上光線の高さ
下記条件式（９）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≦（ｍａｘ−ｍｉｎ）／ａｖｅ＜０．６ …（９）
ただし、
ｍａｘ：前記第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の最大値
ｍｉｎ：前記第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の最小値
ａｖｅ：前記第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径の平均値
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。
０．９＜ｆＬ１／ｆＬ２＜２ …（１０）
ただし、
ｆＬ１：前記第１−１負メニスカスレンズの焦点距離
ｆＬ２：前記第１−２負レンズの焦点距離
下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足する
請求項１記載の撮像レンズ。
−０．１５＜ｆ／ｆ１＜０．０５ …（１−１）
０．２＜Ｄ８／ｆ＜２ …（２−１）
下記条件式（３−１）を満足する
請求項２記載の撮像レンズ。
−０．８＜（Ｌ４ｒ−Ｌ５ｆ）／（Ｌ４ｒ＋Ｌ５ｆ）＜−０．０４ …（３−１）
下記条件式（４−１）を満足する
請求項３記載の撮像レンズ。
０．１５＜（Ｌ４ｆ−Ｌ４ｒ）／（Ｌ４ｆ＋Ｌ４ｒ）＜０．９３ …（４−１）
下記条件式（５−１）を満足する
請求項５記載の撮像レンズ。
０．０３＜Ｄ８／Ｌ＜０．３ …（５−１）
下記条件式（６−１）を満足する
請求項６記載の撮像レンズ。
４．５＜Ｌ／ｆ＜７ …（６−１）
下記条件式（７−１）を満足する
請求項７記載の撮像レンズ。
０．２５＜ｆ／ｆ２＜０．４５ …（７−１）
下記条件式（８−１）を満足する
請求項８記載の撮像レンズ。
０．２５＜ｈ１／ｈ２＜０．６ …（８−１）
下記条件式（９−１）を満足する
請求項９記載の撮像レンズ。
０．０５＜（ｍａｘ−ｍｉｎ）／ａｖｅ＜０．５５ …（９−１）
請求項１から１８のいずれか１項記載の撮像レンズを備えた撮像装置。