JP6872130B2

JP6872130B2 - 撮像レンズおよび撮像装置

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Publication number: JP6872130B2
Application number: JP2017566539A
Authority: JP
Inventors: 正晴細井
Original assignee: Sony Corp; Sony Group Corp
Current assignee: Sony Corp; Sony Group Corp
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2021-05-19
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Description

本開示は、特にレンズ交換式デジタルカメラシステムの大口径撮像レンズ系に適した撮像レンズ、およびそのような撮像レンズを備えた撮像装置に関する。

近年、レンズ交換式デジタルカメラシステムに使用される撮像素子の高画素化が急速に進んでいる。より高精細な画像を記録するためには、撮像素子の高画素化だけでなく、撮像レンズにもより高い描写性能が求められる。そのため、従来よりも収差発生を抑えた撮像レンズが求められてきている。

また、レンズ交換式デジタルカメラシステムを使用して、静止画を撮影するだけでなく、動画を撮影するユーザが増加している。動画撮影においては、被写体にピントを合わせ続けるために、高速にフォーカスレンズを動かす必要がある。そのため、撮像レンズには、高速に合焦できることも重要な要素として求められている。

特開２０１３−２５７３９５号公報特開２００２−５５２７５号公報

特許文献１，２では、物体側より順に正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、正の第３レンズ群とにより構成され、第２レンズ群が光軸方向に移動することで合焦を行う撮像レンズが提案されている。第２レンズ群は、正の屈折力を有する第１レンズ群より像面側に配置され、第１レンズ群から収斂する光線が入ってくるため、レンズの径が小さくなり、重量が軽い。軽量の第２レンズ群を合焦に用いることで、高速に合焦できるため、動画撮影にも適している。

しかしながら、特許文献１に記載の撮像レンズは、第２レンズ群が物体側より順に負レンズと正レンズとを貼りあわせた接合レンズによって構成されている。この構成では、第２レンズ群で発生する収差、特に球面収差、およびコマ収差を十分に補正できておらず、高画素化したデジタルカメラシステムの撮像レンズには適していない。

また、特許文献２に記載の撮像レンズでは、第２レンズ群を構成する負レンズの屈折力が低く、第２レンズ群で発生する収差、特に球面収差を十分に補正できておらず、高画素化したデジタルカメラシステムの撮像レンズには適していない。

高い結像性能を保ちながら、動画撮影にも適した撮像レンズ、およびそのような撮像レンズを搭載した撮像装置を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態に係る撮像レンズは、物体側から像面側に向かって順に、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レンズ群とから構成され、合焦時に第２レンズ群のみが光軸方向に移動し、第１レンズ群は、像面側に凹面を向けた面と物体側に凹面を向けた面とを有し、第１レンズ群における最も長い空気間隔は、像面側に凹面を向けた面と物体側に凹面を向けた面との間の空気間隔であり、第２レンズ群は、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズと、正レンズとで構成され、以下の条件式を満足するものである。
１．７５＜ｎｎ＜２．２０ ……（１）
０．０５＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜０．５０ ……（４）
ただし、
ｎｎ：第２レンズ群内の負レンズのｄ線における屈折率
Ｄ１ａ：第１レンズ群における最も長い空気間隔
Ｄ１：第１レンズ群における最も物体側の面から第１レンズ群における最も像面側の面までの距離
する。

本開示の一実施の形態に係る撮像装置は、撮像レンズと、撮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、撮像レンズを、上記本開示による撮像レンズによって構成したものである。

本開示の一実施の形態に係る撮像レンズまたは撮像装置では、物体側から像面側に向かって順に、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レンズ群とから構成され、合焦時に第２レンズ群のみが光軸方向に移動する。第２レンズ群は、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズと、正レンズとで構成され、第２レンズ群内の負レンズのｄ線における屈折率が所定の条件を満たす。

本開示の一実施の形態に係る撮像レンズまたは撮像装置によれば、全体として３群構成のレンズ系において各群の構成の最適化を図るようにしたので、高い結像性能を保ちながら、動画撮影にも適した性能を実現することができる。

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本開示の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すレンズ断面図である。撮像レンズの第２の構成例を示すレンズ断面図である。撮像レンズの第３の構成例を示すレンズ断面図である。撮像レンズの第４の構成例を示すレンズ断面図である。撮像レンズの第５の構成例を示すレンズ断面図である。撮像レンズの第６の構成例を示すレンズ断面図である。図１に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例１における無限遠合焦状態での縦収差（上段）と、至近距離合焦状態での縦収差（下段）とを示す収差図である。図２に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例２における無限遠合焦状態での縦収差（上段）と、至近距離合焦状態での縦収差（下段）とを示す収差図である。図３に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例３における無限遠合焦状態での縦収差（上段）と、至近距離合焦状態での縦収差（下段）とを示す収差図である。図４に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例４における無限遠合焦状態での縦収差（上段）と、至近距離合焦状態での縦収差（下段）とを示す収差図である。図５に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例５における無限遠合焦状態での縦収差（上段）と、至近距離合焦状態での縦収差（下段）とを示す収差図である。図６に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例６における無限遠合焦状態での縦収差（上段）と、至近距離合焦状態での縦収差（下段）と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撮像レンズの第１の構成例を示している。図２は、撮像レンズの第２の構成例を示している。図３は、撮像レンズの第３の構成例を示している。図４は、撮像レンズの第４の構成例を示している。図５は、撮像レンズの第５の構成例を示している。図６は、撮像レンズの第６の構成例を示している。これらの構成例に具体的な数値を適用した数値実施例は後述する。図１等において、Ｚ１は光軸を示す。撮像レンズと像面ＩＭＧとの間には、撮像素子保護用のシールガラスや各種の光学フィルタ等の光学部材が配置されていてもよい。
以下、本実施の形態に係る撮像レンズの構成を、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撮像レンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負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とが配置された、実質的に３つのレンズ群で構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズＬ２１と、正レンズＬ２２とで構成されている。

ここで、図１〜図６は、無限遠合焦状態でのレンズ断面を示している。実線の矢印は、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸上で、第２レンズ群ＧＲ２が矢印方向にフォーカスレンズ群として移動することを示す。第１レンズ群ＧＲ１と第３レンズ群ＧＲ３は、合焦の際に固定されている。

その他、本実施の形態に係る撮像レンズは、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撮像レンズの作用および効果を説明する。併せて、本実施の形態に係る撮像レンズにおける望ましい構成を説明する。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。

本実施の形態に係る撮像レンズによれば、全体として３群構成のレンズ系において各群の構成の最適化を図るようにしたので、高い結像性能を保ちながら、動画撮影にも適した性能を実現することができる。

物体側から像面側に向かって順に、正、負、正の３群構成をとると、負の屈折力を持つ第２レンズ群ＧＲ２は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１よりも像面側に配置されることになり、第１レンズ群ＧＲ１から収斂する光線が入ってくる。このため、第２レンズ群ＧＲ２は、レンズの径が小さくなり、重量も軽くなる。重量が軽いため、第２レンズ群ＧＲ２をフォーカスレンズ群として用いることで、フォーカスレンズ群をアクチュエータで高速に移動させることが可能となる。

本実施の形態に係る撮像レンズは、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
１．７５＜ｎｎ＜２．２０ ……（１）
ただし、
ｎｎ：第２レンズ群ＧＲ２内の負レンズＬ２１のｄ線における屈折率
とする。

第２レンズ群ＧＲ２を、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズＬ２１と、正レンズＬ２２とで構成し、かつ、条件式（１）を満足することで、第２レンズ群ＧＲ２内で発生する収差、特に球面収差、およびコマ収差を良好に補正することができる。条件式（１）を下回ると、負レンズＬ２１の曲率半径が小さくなり、負レンズＬ２１で発生する収差、特に球面収差、コマ収差が悪化する。条件式（１）を上回ると、ガラス材料の比重が大きくなりすぎるため、レンズ重量が重くなり、第２レンズ群ＧＲ２をフォーカスレンズ群として高速に移動させることが困難となる。

なお、上記した条件式（１）の効果をより良好に実現するためには、条件式（１）の数値範囲を下記条件式（１）’のように設定することがより望ましい。
１．７８＜ｎｎ＜２．０５ ……（１）’

また、本実施の形態に係る撮像レンズは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
１．７０＜ｎｐ＜２．２０ ……（２）
ただし、
ｎｐ：第２レンズ群ＧＲ２内の正レンズＬ２２のｄ線における屈折率
とする。

条件式（２）を下回ると、第２レンズ群ＧＲ２内の正レンズＬ２２の曲率半径が小さくなり、正レンズＬ２２で発生する収差、特に球面収差、およびコマ収差が悪化する。条件式（２）を上回ると、ガラス材料の比重が大きくなりすぎるため、レンズ重量が重くなり、第２レンズ群ＧＲ２をフォーカスレンズ群として高速に移動させることが困難となる。

なお、上記した条件式（２）の効果をより良好に実現するためには、条件式（２）の数値範囲を下記条件式（２）’のように設定することがより望ましい。
１．８０＜ｎｐ＜２．１５ ……（２）’

また、本実施の形態に係る撮像レンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
０＜Ｄ２ａ／ｆ＜０．４０ ……（３）
ただし、
Ｄ２ａ：第２レンズ群ＧＲ２内の負レンズＬ２１と正レンズＬ２２との空気間隔
ｆ：無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離
とする。

条件式（３）は、無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離に対する、第２レンズ群ＧＲ２内の空気間隔を規定した式である。条件式（３）を下回ると、負レンズＬ２１と正レンズＬ２２との間の空気間隔が短くなりすぎるため、負レンズＬ２１から射出される光線高さと、正レンズＬ２２に入射する光線高さとの差が小さくなりすぎるため、正レンズＬ２２での収差補正効果、特にコマ収差、および像面湾曲が悪化する。条件式（３）を上回ると、負レンズＬ２１と正レンズＬ２２との間の空気間隔が長くなりすぎるため、負レンズＬ２１から発散され正レンズＬ２２に入射する光線の径が大きくなるため、レンズ重量も重くなり高速な合焦には不向きである。

なお、上記した条件式（３）の効果をより良好に実現するためには、条件式（３）の数値範囲を下記条件式（３）’のように設定することがより望ましい。
０．０５＜Ｄ２ａ／ｆ＜０．３０ ……（３）’

また、本実施の形態に係る撮像レンズにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は、像面側に凹面を向けた面と物体側に凹面を向けた面とを有し、第１レンズ群ＧＲ１における最も長い空気間隔は、像面側に凹面を向けた面と物体側に凹面を向けた面との間の空気間隔であることが望ましい、この場合、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．０５＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜０．５０ ……（４）
ただし、
Ｄ１ａ：第１レンズ群ＧＲ１における最も長い空気間隔
Ｄ１：第１レンズ群ＧＲ１における最も物体側の面から第１レンズ群ＧＲ１における最も像面側の面までの距離
とする。

条件式（４）は、第１レンズ群ＧＲ１における最も物体側の面から第１レンズ群ＧＲ１における最も像面側の面までの距離に対する、第１レンズ群ＧＲ１における最も長い空気間隔を規定した式である。条件式（４）を下回ると、像面側に凹面を向けた面と、物体側に凹面を向けた面との間の空気間隔が狭くなりすぎるため、向かい合う面の対称性が悪くなり、各収差、特にコマ収差、および歪曲収差の補正が不十分となる。条件式（４）を上回ると、像面側に凹面を向けた面と、物体側に凹面を向けた面との間の空気間隔が長くなりすぎるため、物体側に凹面を向けた面に入射する光線の光軸からの高さが高くなり、この面で発生する収差、特にコマ収差、および像面湾曲が悪化する。

なお、上記した条件式（４）の効果をより良好に実現するためには、条件式（４）の数値範囲を下記条件式（４）’のように設定することがより望ましい。
０．１＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜０．３５ ……（４）’

また、本実施の形態に係る撮像レンズは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
−１．２＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１−Ｒｐ２）＜０．２ ……（５）
ただし、
Ｒｐ１：第２レンズ群ＧＲ２内の正レンズＬ２２の物体側の面の曲率半径
Ｒｐ２：第２レンズ群ＧＲ２内の正レンズＬ２２の像面側の面の曲率半径
とする。

条件式（５）は、第２レンズ群ＧＲ２内の正レンズＬ２２のシェイプファクターを規定した式である。条件式（５）を下回ると、物体側の面がきつい凸面になり、第２レンズ群ＧＲ２内の負レンズＬ２１から発散された光線の入射角が大きくなり、球面収差が悪化する。条件式（５）を上回ると、正レンズＬ２２の像面側の面がきつい凸面になり、正レンズＬ２２の像面側の面における光線の偏角が大きくなりすぎるため、球面収差が悪化する。

なお、上記した条件式（５）の効果をより良好に実現するためには、条件式（５）の数値範囲を下記条件式（５）’のように設定することがより望ましい。
−１．０＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１−Ｒｐ２）＜０．０ ……（５）’

また、本実施の形態に係る撮像レンズは、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
−３．０＜ｆ２／ｆ＜−１．５０ ……（６）
ただし、
ｆ：無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離
とする。

条件式（６）は、無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離に対する、第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離を規定した式である。条件式（６）を下回ると、第２レンズ群ＧＲ２のパワーが強くなりすぎるため、第２レンズ群ＧＲ２を構成するレンズの曲率半径が小さくなり、第２レンズ群ＧＲ２で発生する収差、特に球面収差、およびコマ収差が悪化する。条件式（６）を上回ると、第２レンズ群ＧＲ２のパワーが弱くなりすぎるため、第２レンズ群ＧＲ２のピント敏感度が小さくなり、合焦の際に移動する距離が長くなる。合焦時の移動距離が長くなることで、合焦にかかる時間が長くなってしまい、動画撮影に適さなくなる。

なお、上記した条件式（６）の効果をより良好に実現するためには、条件式（６）の数値範囲を下記条件式（６）’のように設定することがより望ましい。
−２．６＜ｆ２／ｆ＜−１．８ ……（６）’

また、本実施の形態に係る撮像レンズにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は、最も物体側に配置された正レンズＬ１１と、最も物体側に配置された正レンズＬ１１よりも像面側に配置された、少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズとを有することが望ましい。第１レンズ群ＧＲ１の最も物体側に正レンズＬ１１を配置することで、正レンズＬ１１よりも像面側に配置されたレンズへの光線入射高さが低くなり、像面側に配置されたレンズでの球面収差の発生を抑制することができる。また、正レンズＬ１１の像面側に少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズとを有することで、第１レンズ群ＧＲ１内で発生する収差、特に軸上色収差を良好に補正することができる。

また、本実施の形態に係る撮像レンズにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は、正の屈折力を有する部分レンズ群Ｇ１ａを有し、部分レンズ群Ｇ１ａが、物体側から像面側に向かって順に、第１の正レンズＬｐ１と、第１の負レンズＬｎ１と、第２の負レンズＬｎ２と、第２の正レンズＬｐ２と、第３の正レンズＬｐ３とから構成されることが望ましい。このような構成をとることで、第１レンズ群ＧＲ１において、負レンズ２枚を正レンズで挟んだ対称性の高い構成をとることができ、第１レンズ群ＧＲ１内で発生する収差、特に歪曲収差を良好に補正することができる。

また、本実施の形態に係る撮像レンズは、部分レンズ群Ｇ１ａ内において、第１の正レンズＬｐ１と第１の負レンズＬｎ１とが互いに接合された第１の接合レンズを構成し、第２の負レンズＬｎ２と第２の正レンズＬｐ２とが互いに接合された第２の接合レンズを構成していることが望ましい。このような構成をとることで、第１の正レンズＬｐ１と第１の負レンズＬｎ１との偏芯敏感度、第２の負レンズＬｎ２と第２の正レンズＬｐ２との偏芯敏感度を低減することができ、高い解像性能の鏡筒を安定して製造することが可能となる。

＜３．撮像装置への適用例＞
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの撮像装置への適用例を説明する。

図１３は、本実施の形態に係る撮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１１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、撮像レンズ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。撮像レンズ１１として、図１ないし図６に示した各構成例の撮像レンズ１〜６を適用可能である。

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への書き込み、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る。入力部７０は例えば、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撮像レンズ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の制御に基づいて撮像レンズ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が撮像レンズ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等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、他の種々の撮像装置に適用可能である。例えば、デジタル一眼レフカメラ、デジタルノンレフレックスカメラ、デジタルビデオカメラ、および監視カメラ等に適用することができる。また、カメラが組み込まれた携帯電話や、カメラが組み込まれた情報端末等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。また、レンズ交換式のカメラにも適用することができる。

＜４．レンズの数値実施例＞
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。ここでは、図１ないし図６に示した各構成例の撮像レンズ１〜６に、具体的な数値を適用した数値実施例を説明する。

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Ｎｏ」は、物体側から像面側へ数えた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。「ｎｄｉ」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。「νｄｉ」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。「Ｒｉ」の値が「∞」となっている部分は平面、または絞り面（開口絞りＳｔ）を示す。「ＡＳＰ」と記した面は非球面であることを示す。「ＳＴＯ」と記した面は開口絞りＳｔであることを示す。「ｆ」は無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離、「Ｆｎｏ」はＦナンバー、「ω」は半画角を示す。「β」は合焦時の倍率を示す。

各数値実施例において、非球面形状は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では、１０のべき乗数をＥを用いて表す。例えば、「１．２×１０^-02」であれば、「１．２Ｅ−０２」と表す。

（非球面の式）
ｘ＝ｃ²ｙ²／［１＋｛１−（１＋Ｋ）ｃ²ｙ²｝^1/2］＋ΣＡｉ・ｙⁱ

ここで、
ｘ：レンズ面頂点からの光軸方向の距離
ｙ：光軸と垂直な方向の高さ
ｃ：レンズ頂点での近軸曲率（近軸曲率半径の逆数）
Ｋ：コーニック定数
Ａｉ：第ｉ次の非球面係数
である。

（各数値実施例に共通の構成）
以下の各数値実施例が適用される撮像レンズ１〜６はいずれも、上記したレンズの基本構成、および望ましい構成を満足した構成となっている。すなわち、撮像レンズ１〜６はいずれも、物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負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とが配置された構成とされている。

第２レンズ群ＧＲ２は、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズＬ２１と、正レンズＬ２２とで構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は合焦の際に、フォーカスレンズ群として移動する。

第１レンズ群ＧＲ１は、最も物体側に配置された正レンズＬ１１と、正レンズＬ１１よりも像面側に配置され、正の屈折力を有する部分レンズ群Ｇ１ａとで構成されている。部分レンズ群Ｇ１ａは、物体側から像面側に向かって順に、第１の正レンズＬｐ１と、第１の負レンズＬｎ１と、第２の負レンズＬｎ２と、第２の正レンズＬｐ２と、第３の正レンズＬｐ３とから構成されている。第１の正レンズＬｐ１と第１の負レンズＬｎ１とが互いに接合された第１の接合レンズを構成し、第２の負レンズＬｎ２と第２の正レンズＬｐ２とが互いに接合された第２の接合レンズを構成している。

開口絞りＳｔは、部分レンズ群Ｇ１ａ内における第２の正レンズＬｐ２と第３の正レンズＬｐ３との間に配置されている。

［数値実施例１］
［表１］に、図１に示した撮像レンズ１に具体的な数値を適用した数値実施例１の基本的なレンズデータを示す。また、［表２］には、非球面における係数の値を示す。また、［表３］には、無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および半画角ωの値を示す。

また、［表４］には、可変の面間隔の値を示す。数値実施例１では、合焦に際して、面間隔Ｄ１１、Ｄ１５の値が変化する。また、［表４］には、参考として、バックフォーカスの値をＤ２２として示す。

また、［表５］には、各群のレンズ面の開始面と、各群の焦点距離の値を示す。

数値実施例１に係る撮像レンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、両凸レンズ（正レンズＬ１１）と、物体側に非球面を用いた両凸レンズ（第１の正レンズＬｐ１）と両凹レンズ（第１の負レンズＬｎ１）とを貼りあわせた接合レンズと、両凹レンズ（第２の負レンズＬｎ２）と両凸レンズ（第２の正レンズＬｐ２）とを貼りあわせた接合レンズと、両凸レンズ（第３の正レンズＬｐ３）とから構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、両凹レンズ（負レンズＬ２１）と、両凸レンズ（正レンズＬ２２）とから構成されている。

第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から像面側に向かって順に、両凸レンズＬ３１、両凸レンズＬ３２と両凹レンズＬ３３とを貼りあわせた接合レンズと、像面側に非球面を用い、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４とから構成されている。

図７の上段には、数値実施例１における無限遠合焦状態での縦収差を示す。図７の下段には、数値実施例１における至近距離合焦状態での縦収差を示す。図７には、縦収差として、球面収差、非点収差（像面湾曲）、および歪曲収差を示す。非点収差図において実線（Ｓ）はサジタル像面、破線（Ｍ）はメリディオナル像面における値を示す。各収差図には、ｄ線における値を示す。球面収差図では、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）と、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）の値も示す。以降の他の数値実施例における収差図についても同様である。

各収差図から分かるように、数値実施例１に係る撮像レンズ１は、無限遠合焦状態、および至近距離合焦状態において、各収差が良好に補正され、合焦による性能変動が小さく、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［数値実施例２］
［表６］に、図２に示した撮像レンズ２に具体的な数値を適用した数値実施例２の基本的なレンズデータを示す。また、［表７］には、非球面における係数の値を示す。また、［表８］には、無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および半画角ωの値を示す。

また、［表９］には、可変の面間隔の値を示す。数値実施例２では、合焦に際して、面間隔Ｄ１１、Ｄ１５の値が変化する。また、［表９］には、参考として、バックフォーカスの値をＤ２２として示す。

また、［表１０］には、各群のレンズ面の開始面と、各群の焦点距離の値を示す。

数値実施例２に係る撮像レンズ２において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、両凸レンズ（正レンズＬ１１）と、物体側に非球面を用いた両凸レンズ（第１の正レンズＬｐ１）と両凹レンズ（第１の負レンズＬｎ１）とを貼りあわせた接合レンズと、両凹レンズ（第２の負レンズＬｎ２）と両凸レンズ（第２の正レンズＬｐ２）とを貼りあわせた接合レンズと、両凸レンズ（第３の正レンズＬｐ３）とから構成されている。

図８の上段には、数値実施例２における無限遠合焦状態での縦収差を示す。図８の下段には、数値実施例２における至近距離合焦状態での縦収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例２に係る撮像レンズ２は、無限遠合焦状態、および至近距離合焦状態において、各収差が良好に補正され、合焦による性能変動が小さく、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［数値実施例３］
［表１１］に、図３に示した撮像レンズ３に具体的な数値を適用した数値実施例３の基本的なレンズデータを示す。また、［表１２］には、非球面における係数の値を示す。また、［表１３］には、無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および半画角ωの値を示す。

また、［表１４］には、可変の面間隔の値を示す。数値実施例３では、合焦に際して、面間隔Ｄ１１、Ｄ１５の値が変化する。また、［表１４］には、参考として、バックフォーカスの値をＤ２２として示す。

また、［表１５］には、各群のレンズ面の開始面と、各群の焦点距離の値を示す。

数値実施例３に係る撮像レンズ３において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、両凸レンズ（正レンズＬ１１）と、物体側に非球面を用いた両凸レンズ（第１の正レンズＬｐ１）と両凹レンズ（第１の負レンズＬｎ１）とを貼りあわせた接合レンズと、両凹レンズ（第２の負レンズＬｎ２）と両凸レンズ（第２の正レンズＬｐ２）とを貼りあわせた接合レンズと、両凸レンズ（第３の正レンズＬｐ３）とから構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ（負レンズＬ２１）と、両凸レンズ（正レンズＬ２２）とから構成されている。

図９の上段には、数値実施例３における無限遠合焦状態での縦収差を示す。図９の下段には、数値実施例３における至近距離合焦状態での縦収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例３に係る撮像レンズ３は、無限遠合焦状態、および至近距離合焦状態において、各収差が良好に補正され、合焦による性能変動が小さく、優れた結像性能を有していることが明らかである。
［数値実施例４］
［表１６］に、図４に示した撮像レンズ４に具体的な数値を適用した数値実施例４の基本的なレンズデータを示す。また、［表１７］には、非球面における係数の値を示す。また、［表１８］には、無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および半画角ωの値を示す。

また、［表１９］には、可変の面間隔の値を示す。数値実施例４では、合焦に際して、面間隔Ｄ１１、Ｄ１５の値が変化する。また、［表１９］には、参考として、バックフォーカスの値をＤ２２として示す。

また、［表２０］には、各群のレンズ面の開始面と、各群の焦点距離の値を示す。

数値実施例４に係る撮像レンズ４において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（正レンズＬ１１）と、物体側に非球面を用いた両凸レンズ（第１の正レンズＬｐ１）と両凹レンズ（第１の負レンズＬｎ１）とを貼りあわせた接合レンズと、両凹レンズ（第２の負レンズＬｎ２）と両凸レンズ（第２の正レンズＬｐ２）とを貼りあわせた接合レンズと、両凸レンズ（第３の正レンズＬｐ３）とから構成されている。

図１０の上段には、数値実施例４における無限遠合焦状態での縦収差を示す。図１０の下段には、数値実施例４における至近距離合焦状態での縦収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例４に係る撮像レンズ４は、無限遠合焦状態、および至近距離合焦状態において、各収差が良好に補正され、合焦による性能変動が小さく、優れた結像性能を有していることが明らかである。
［数値実施例５］
［表２１］に、図５に示した撮像レンズ５に具体的な数値を適用した数値実施例５の基本的なレンズデータを示す。また、［表２２］には、非球面における係数の値を示す。また、［表２３］には、無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および半画角ωの値を示す。

また、［表２４］には、可変の面間隔の値を示す。数値実施例５では、合焦に際して、面間隔Ｄ１１、Ｄ１５の値が変化する。また、［表２４］には、参考として、バックフォーカスの値をＤ２２として示す。

また、［表２５］には、各群のレンズ面の開始面と、各群の焦点距離の値を示す。

数値実施例５に係る撮像レンズ５において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、両凸レンズ（正レンズＬ１１）と、物体側に非球面を用いた両凸レンズ（第１の正レンズＬｐ１）と両凹レンズ（第１の負レンズＬｎ１）とを貼りあわせた接合レンズと、両凹レンズ（第２の負レンズＬｎ２）と両凸レンズ（第２の正レンズＬｐ２）とを貼りあわせた接合レンズと、両凸レンズ（第３の正レンズＬｐ３）とから構成されている。

図１１の上段には、数値実施例５における無限遠合焦状態での縦収差を示す。図１１の下段には、数値実施例５における至近距離合焦状態での縦収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例５に係る撮像レンズ５は、無限遠合焦状態、および至近距離合焦状態において、各収差が良好に補正され、合焦による性能変動が小さく、優れた結像性能を有していることが明らかである。
［数値実施例６］
［表２６］に、図６に示した撮像レンズ６に具体的な数値を適用した数値実施例６の基本的なレンズデータを示す。また、［表２７］には、非球面における係数の値を示す。また、［表２８］には、無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および半画角ωの値を示す。

また、［表２９］には、可変の面間隔の値を示す。数値実施例６では、合焦に際して、面間隔Ｄ１１、Ｄ１５の値が変化する。また、［表２９］には、参考として、バックフォーカスの値をＤ２２として示す。

また、［表３０］には、各群のレンズ面の開始面と、各群の焦点距離の値を示す。

数値実施例６に係る撮像レンズ６において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、両凸レンズ（正レンズＬ１１）と、物体側に非球面を用いた両凸レンズ（第１の正レンズＬｐ１）と両凹レンズ（第１の負レンズＬｎ１）とを貼りあわせた接合レンズと、両凹レンズ（第２の負レンズＬｎ２）と両凸レンズ（第２の正レンズＬｐ２）とを貼りあわせた接合レンズと、両凸レンズ（第３の正レンズＬｐ３）とから構成されている。

図１２の上段には、数値実施例６における無限遠合焦状態での縦収差を示す。図１２の下段には、数値実施例６における至近距離合焦状態での縦収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例６に係る撮像レンズ６は、無限遠合焦状態、および至近距離合焦状態において、各収差が良好に補正され、合焦による性能変動が小さく、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［各実施例のその他の数値データ］
［表３１］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３１］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３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よい。

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］
物体側から像面側に向かって順に、
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
から構成され、
合焦時に前記第２レンズ群のみが光軸方向に移動し、
前記第２レンズ群は、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズと、正レンズとで構成され、以下の条件式を満足する
撮像レンズ。
１．７５＜ｎｎ＜２．２０ ……（１）
ただし、
ｎｎ：前記第２レンズ群内の前記負レンズのｄ線における屈折率
とする。
［２］
以下の条件式を満足する
上記［１］に記載の撮像レンズ。
１．７０＜ｎｐ＜２．２０ ……（２）
ただし、
ｎｐ：前記第２レンズ群内の前記正レンズのｄ線における屈折率
とする。
［３］
以下の条件式を満足する
上記［１］または［２］に記載の撮像レンズ。
０＜Ｄ２ａ／ｆ＜０．４０ ……（３）
ただし、
Ｄ２ａ：前記第２レンズ群内の前記負レンズと前記正レンズとの空気間隔
ｆ：無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離
とする。
［４］
前記第１レンズ群は、像面側に凹面を向けた面と物体側に凹面を向けた面とを有し、
前記第１レンズ群における最も長い空気間隔は、前記像面側に凹面を向けた面と前記物体側に凹面を向けた面との間の空気間隔であり、
以下の条件式を満足する
上記［１］ないし［３］のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
０．０５＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜０．５０ ……（４）
ただし、
Ｄ１ａ：前記第１レンズ群における最も長い空気間隔
Ｄ１：前記第１レンズ群における最も物体側の面から前記第１レンズ群における最も像面側の面までの距離
とする。
［５］
以下の条件式を満足する
上記［１］ないし［４］のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
−１．２＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１−Ｒｐ２）＜０．２ ……（５）
ただし、
Ｒｐ１：前記第２レンズ群内の前記正レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒｐ２：前記第２レンズ群内の前記正レンズの像面側の面の曲率半径
とする。
［６］
以下の条件式を満足する
上記［１］ないし［５］のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
−３．０＜ｆ２／ｆ＜−１．５０ ……（６）
ただし、
ｆ：無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。
［７］
前記第１レンズ群は、
最も物体側に配置された正レンズと、
前記最も物体側に配置された正レンズよりも像面側に配置された、少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズと
を有する
上記［１］ないし［６］のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
［８］
前記第１レンズ群は、正の屈折力を有する部分レンズ群を有し、
前記部分レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、第１の正レンズと、第１の負レンズと、第２の負レンズと、第２の正レンズと、第３の正レンズとから構成される
上記［１］ないし［７］のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
［９］
前記部分レンズ群内において、
前記第１の正レンズと前記第１の負レンズとが互いに接合された第１の接合レンズを構成し、
前記第２の負レンズと前記第２の正レンズとが互いに接合された第２の接合レンズを構成している
上記［８］に記載の撮像レンズ。
［１０］
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［９］のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
［１１］
撮像レンズと、前記撮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、
前記撮像レンズは、
物体側から像面側に向かって順に、
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
から構成され、
合焦時に前記第２レンズ群のみが光軸方向に移動し、
前記第２レンズ群は、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズと、正レンズとで構成され、以下の条件式を満足する
撮像装置。
１．７５＜ｎｎ＜２．２０ ……（１）
ただし、
ｎｎ：前記第２レンズ群内の前記負レンズのｄ線における屈折率
とする。
［１２］
前記撮像レンズは、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
上記［１１］に記載の撮像装置。

本出願は、日本国特許庁において２０１６年２月１２日に出願された日本特許出願番号第２０１６−０２４５９７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims

物体側から像面側に向かって順に、
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
から構成され、
合焦時に前記第２レンズ群のみが光軸方向に移動し、
前記第１レンズ群は、像面側に凹面を向けた面と物体側に凹面を向けた面とを有し、
前記第１レンズ群における最も長い空気間隔は、前記像面側に凹面を向けた面と前記物体側に凹面を向けた面との間の空気間隔であり、
前記第２レンズ群は、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズと、正レンズとで構成され、以下の条件式を満足する
撮像レンズ。
１．７５＜ｎｎ＜２．２０ ……（１）
０．０５＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜０．５０ ……（４）
ただし、
ｎｎ：前記第２レンズ群内の前記負レンズのｄ線における屈折率
Ｄ１ａ：前記第１レンズ群における最も長い空気間隔
Ｄ１：前記第１レンズ群における最も物体側の面から前記第１レンズ群における最も像面側の面までの距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の撮像レンズ。
１．７０＜ｎｐ＜２．２０ ……（２）
ただし、
ｎｐ：前記第２レンズ群内の前記正レンズのｄ線における屈折率
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１または２に記載の撮像レンズ。
０＜Ｄ２ａ／ｆ＜０．４０ ……（３）
ただし、
Ｄ２ａ：前記第２レンズ群内の前記負レンズと前記正レンズとの空気間隔
ｆ：無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
−１．２＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１−Ｒｐ２）＜０．２ ……（５）
ただし、
Ｒｐ１：前記第２レンズ群内の前記正レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒｐ２：前記第２レンズ群内の前記正レンズの像面側の面の曲率半径
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
−３．０＜ｆ２／ｆ＜−１．５０ ……（６）
ただし、
ｆ：無限遠合焦時における光学系全体の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。
前記第１レンズ群は、
最も物体側に配置された正レンズと、
前記最も物体側に配置された正レンズよりも像面側に配置された、少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズと
を有する
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
前記第１レンズ群は、正の屈折力を有する部分レンズ群を有し、
前記部分レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、第１の正レンズと、第１の負レンズと、第２の負レンズと、第２の正レンズと、第３の正レンズとから構成される
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の撮像レンズ。
前記部分レンズ群内において、
前記第１の正レンズと前記第１の負レンズとが互いに接合された第１の接合レンズを構成し、
前記第２の負レンズと前記第２の正レンズとが互いに接合された第２の接合レンズを構成している
請求項７に記載の撮像レンズ。
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つに記載の撮像レンズ。
撮像レンズと、前記撮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、
前記撮像レンズは、
物体側から像面側に向かって順に、
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
から構成され、
合焦時に前記第２レンズ群のみが光軸方向に移動し、
前記第１レンズ群は、像面側に凹面を向けた面と物体側に凹面を向けた面とを有し、
前記第１レンズ群における最も長い空気間隔は、前記像面側に凹面を向けた面と前記物体側に凹面を向けた面との間の空気間隔であり、
前記第２レンズ群は、空気間隔を挟んで、物体側から像面側に向かって順に、負レンズと、正レンズとで構成され、以下の条件式を満足する
撮像装置。
１．７５＜ｎｎ＜２．２０ ……（１）
０．０５＜Ｄ１ａ／Ｄ１＜０．５０ ……（４）
ただし、
ｎｎ：前記第２レンズ群内の前記負レンズのｄ線における屈折率
Ｄ１ａ：前記第１レンズ群における最も長い空気間隔
Ｄ１：前記第１レンズ群における最も物体側の面から前記第１レンズ群における最も像面側の面までの距離
とする。
前記撮像レンズは、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。