WO2014155462A1 - 撮像レンズおよびこれを備えた撮像装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an imaging lens and an imaging apparatus including the imaging lens. More specifically, the imaging lens includes an imaging lens that can be suitably used for a digital camera, a broadcast camera, a surveillance camera, an in-vehicle camera, and the like, and the imaging lens.
  • the present invention relates to an imaging device.
  • Patent Documents 1 to 3 listed below Can be mentioned.
  • An imaging lens used for a camera in the above field is required to have a small F number and a wide angle. Furthermore, since surveillance cameras and in-vehicle cameras are often used for both day and night, various aberrations are required to be corrected well from the visible range to the near infrared range. In recent years, the number of pixels of an image sensor mounted on a camera has been increased, and the imaging lens is also required to have high performance capable of handling high pixels.
  • the lens system described in Patent Document 1 cannot be said to have a small F number, and further widening of the angle is desired.
  • the lens system described in Patent Document 2 has a wide angle but cannot be said to have a small F number, and there is room for improvement in aberration correction.
  • none of the lens systems described in Patent Documents 1 to 3 is intended to satisfactorily correct various aberrations from the visible range to the near infrared range.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an image pickup having high optical performance with various aberrations corrected well from the visible range to the near infrared range while ensuring a small F number and a wide angle.
  • An object of the present invention is to provide a lens and an imaging apparatus including the imaging lens.
  • the imaging lens of the present invention is substantially composed of a front group having a negative refractive power, an aperture, and a rear group having a positive refractive power in order from the object side. It includes a front negative lens group having two or more negative lenses and having negative refractive power, one negative lens and one positive lens, and the positive lens is disposed closest to the object side to have positive refractive power.
  • the front group includes a positive lens group, and the rear group includes one negative lens and one positive lens.
  • the refractive index with respect to the d-line of the most negative lens in the front group positive lens group, and the Abbe with respect to the d-line When the numbers are Nan and ⁇ an, respectively, the following conditional expression (1) is satisfied. Nan + 0.01 ⁇ ⁇ an ⁇ 2.15 (1)
  • conditional expression (3) is satisfied, where Dab is the air space on the optical axis between the front group and the rear group, and f is the focal length of the entire system. More preferably, the following conditional expression (3 ′) is satisfied, and it is even more preferable that the following conditional expression (3 ′′) is satisfied.
  • 0.05 ⁇ Dab / f ⁇ 1.55 (3) 0.10 ⁇ Dab / f ⁇ 1.00 (3 ′) 0.10 ⁇ Dab / f ⁇ 0.55 (3 ′′)
  • the following conditional expression (4) is satisfied when the Abbe number with respect to the d-line of the positive lens closest to the object side in the rear group is ⁇ bp, and the following conditional expression (4 ′ ) Is more preferable.
  • the front group negative lens group is substantially composed of two negative meniscus lenses having convex surfaces facing the object side.
  • the rear group includes two sets of cemented lenses in which a positive lens and a negative lens are cemented.
  • the cemented surfaces of these two groups of cemented lenses have concave surfaces facing the object side. .
  • the rear group is substantially composed of, in order from the object side, a positive lens, a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and a cemented lens of a positive lens and a negative lens.
  • substantially composed of the above “substantially composed of” means, in addition to the above-described constituent requirements, lenses other than lenses that do not substantially have power, lenses other than lenses such as a diaphragm, a cover glass, and a filter. It is intended that an optical element, a lens flange, a lens barrel, a mechanism portion such as a camera shake correction mechanism, and the like may be included.
  • the surface shape of the lens and the sign of the refractive power in the imaging lens of the present invention described above are considered in the paraxial region when an aspheric surface is included.
  • the imaging apparatus of the present invention is characterized by including the imaging lens of the present invention.
  • the configuration of each lens group is preferably set, and conditional expression (1) Since the lens material is selected so as to satisfy the above, an imaging lens having high optical performance with various aberrations corrected satisfactorily from the visible region to the near infrared region while ensuring a small F number and a wide angle, and this An imaging apparatus provided with such an imaging lens can be provided.
  • Sectional drawing which shows the structure and optical path of an imaging lens concerning one Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the structure of the imaging lens of Example 1 of this invention
  • Sectional drawing which shows the structure of the imaging lens of Example 2 of this invention
  • Sectional drawing which shows the structure of the imaging lens of Example 3 of this invention.
  • Sectional drawing which shows the structure of the imaging lens of Example 4 of this invention.
  • 6 (A) to 6 (D) are diagrams showing aberrations of the image pickup lens of Example 1 of the present invention.
  • FIGS. 7A to 7D are diagrams showing aberrations of the imaging lens according to Example 2 of the present invention.
  • FIGS. 8A to 8D are diagrams showing aberrations of the image pickup lens of Example 3 of the present invention.
  • 9A to 9D are graphs showing aberrations of the imaging lens according to Example 4 of the present invention.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an imaging lens according to an embodiment of the present invention.
  • the example shown in FIG. 1 corresponds to Example 1 described later.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side.
  • an on-axis light beam 2 and a maximum off-axis light beam 3 are also shown.
  • the imaging lens 1 includes, in order from the object side along the optical axis Z, a front group Ga having a negative refractive power, an aperture stop St, and a rear group Gb having a positive refractive power. It is substantially composed. Note that the aperture stop St shown in FIG. 1 does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • the imaging device When the imaging lens is mounted on the imaging device, the imaging device is configured to include a cover glass for protecting the imaging device and various filters such as a low-pass filter and an infrared cut filter according to the specifications of the imaging device.
  • FIG. 1 shows an example in which the parallel plate-like optical member PP assuming these is arranged between the lens surface closest to the image side and the image plane Sim.
  • the optical member PP is not an essential component for the imaging lens of the present invention.
  • the front group Ga includes, in order from the object side, a front group negative lens group GaN including two or more negative lenses having negative refractive power, one negative lens, and one positive lens, and is most positive on the object side.
  • a front-group positive lens group GaP having a positive refracting power and having a lens disposed thereon.
  • the rear group Gb is configured to include one negative lens and one positive lens.
  • the front group negative lens group GaN includes a negative lens La1 and a negative lens La2 in order from the object side
  • the front group positive lens group GaP includes a positive lens in order from the object side
  • the rear group Gb includes a lens La3 and a negative lens La4.
  • the rear group Gb includes, in order from the object side, a positive lens Lb1, a cemented lens of the positive lens Lb2 and the negative lens Lb3, a positive lens Lb4, and a negative lens. It consists of a cemented lens of Lb5.
  • the imaging lens 1 is advantageous for widening the angle by arranging a lens group having a negative refractive power closest to the object side, followed by a negative leading power array followed by a lens group having a positive refractive power.
  • the front group negative lens group GaN includes two or more negative lenses, the negative power of the front group negative lens group GaN can be shared by a plurality of lenses, thereby achieving a wide angle of view while achieving a wide angle of view. It is easy to suppress aberrations that occur during the process, particularly distortion.
  • the front group positive lens group GaP can also correct spherical aberration that the rear group Gb on the image side from the aperture stop St should bear. Since it can be shared, it is advantageous for realizing an optical system with a small F number. Since the front group positive lens group GaP includes at least one negative lens and one positive lens, it becomes easy to correct various aberrations including chromatic aberration in a balanced manner. By including at least one negative lens and one positive lens in the rear group Gb, it becomes easy to correct various aberrations including chromatic aberration in a balanced manner even on the image side from the aperture stop St.
  • the front group negative lens group GaN may be composed of two negative lenses.
  • the total length of the front group negative lens group GaN is suppressed with the minimum number of lenses necessary.
  • the front group negative lens group GaN may be constituted by two negative meniscus lenses having convex surfaces facing the object side, which is advantageous for widening the angle.
  • the positive lens is arranged on the most object side so that the positive lens converges on divergent light emitted from the front group negative lens group GaN and incident on the front group positive lens group GaP. This is advantageous in suppressing aberration generation.
  • the front group positive lens group GaP may have a two-lens configuration, and in the case of the two-lens configuration, the front group positive lens group GaP can be configured with a minimum number of lenses to reduce the total length.
  • the positive lens By making the positive lens a biconvex lens, positive power can be shared by both the object side surface and the image side surface, and by making the negative lens a biconcave lens, both the object side surface and the image side surface can be shared. Since negative power can be shared, a two-lens configuration including a biconvex lens and a biconcave lens in order from the object side is advantageous in suppressing spherical aberration.
  • the front group positive lens group GaP may have a three-lens configuration including a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the object side.
  • a so-called triplet configuration When such a so-called triplet configuration is used, various aberrations are excellent. It is easy to construct an optical system with a small F number.
  • the front group positive lens group GaP has a triplet configuration, it is preferable to arrange a biconvex lens, a biconcave lens, and a biconvex lens in order from the object side. In this case, spherical aberration and chromatic aberration, in particular, This is advantageous for correcting chromatic aberration in the near infrared region.
  • the rear group Gb includes two sets of cemented lenses in which a positive lens and a negative lens are cemented. In this case, it is easy to correct chromatic aberration easily, and a favorable range from the visible range to the near infrared range is achieved. This is advantageous for correcting chromatic aberration.
  • the cemented surfaces of these two groups of cemented lenses are both concave on the object side. Since the incident angle when the off-axis rays in the peripheral part are incident on these joint surfaces can be reduced, the amount of aberration can be suppressed, which is particularly advantageous for good correction of astigmatism.
  • the rear group Gb has, in order from the object side, a cemented lens of a positive meniscus lens having a concave surface facing the object side and a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, and a concave surface facing the biconvex lens and the object side. It is preferable to include a cemented lens of a negative meniscus lens. In this case, it is further advantageous for good correction of astigmatism and chromatic aberration.
  • the rear group Gb can be configured to include, in order from the object side, a positive lens, a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and a cemented lens of a positive lens and a negative lens.
  • a positive lens a cemented lens of a positive lens and a negative lens
  • a cemented lens of a positive lens and a negative lens can make the Petzval sum close to 0, and can correct curvature of field and astigmatism caused by the negative refractive power of the front negative lens group GaN.
  • the imaging lens 1 may be configured to include an aspherical lens.
  • an aspherical lens it is advantageous for widening the angle, small F-number, and good aberration correction.
  • the imaging lens 1 satisfies the following conditional expression (1) when the refractive index with respect to the d-line and the Abbe number with respect to the d-line of the negative lens closest to the image side of the front group positive lens group GaP are Nan and ⁇ an, respectively. It is configured. Nan + 0.01 ⁇ ⁇ an ⁇ 2.15 (1)
  • Conditional expression (1) relates to the material of the negative lens close to the aperture stop St in the front group Ga. Selecting the material of the negative lens closest to the image side of the front group positive lens group GaP so as not to exceed the upper limit of conditional expression (1) is advantageous in correcting chromatic aberration, and various aberrations from the visible range to the near infrared range. This is advantageous for good correction. Further, satisfying conditional expression (1) makes it possible to correct chromatic aberration satisfactorily, which is advantageous for realizing an optical system having a small F number.
  • the focal length of the front negative lens group GaN is faN and the focal length of the entire system is f. -1.0 ⁇ faN / f ⁇ -0.5 (2)
  • Securing the negative refractive power of the front negative lens group GaN so that it does not fall below the lower limit of conditional expression (2) makes it easy to realize a wide angle.
  • Suppressing the negative refractive power of the front negative lens group GaN so as not to exceed the upper limit of conditional expression (2) facilitates good correction of spherical aberration, which is advantageous for realizing an optical system with a small F number.
  • the imaging lens 1 preferably satisfies the following conditional expression (3), where Dab is the air space on the optical axis between the front group Ga and the rear group Gb and the focal length of the entire system is f. . 0.05 ⁇ Dab / f ⁇ 1.55 (3)
  • the arrangement of the aperture stop St is facilitated, and the spherical aberration is favorably corrected. It will be advantageous.
  • the air gap on the optical axis between the front group Ga and the rear group Gb so as not to exceed the upper limit of the conditional expression (3), the total length of the lens system and the lens diameter can be suppressed. It becomes possible to make it a small-sized structure suitable for an industrial camera or the like.
  • the imaging lens 1 satisfies the following conditional expression (4) when the Abbe number with respect to the d-line of the positive lens closest to the object side in the rear group Gb is ⁇ bp. ⁇ bp> 55 (4)
  • Conditional expression (4) relates to the material of the positive lens close to the aperture stop St in the rear group Gb.
  • Example 1 A cross-sectional view showing the configuration of the imaging lens of Example 1 is shown in FIG.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side
  • a parallel plate-shaped optical member PP assuming a cover glass, various filters, and the like is disposed between the lens closest to the image side and the image plane Sim. Show.
  • the group configuration of the imaging lens of Example 1 includes, in order from the object side, a front group Ga having a negative refractive power, an aperture stop St, and a rear group Gb having a positive refractive power.
  • the front lens group GaN having a negative refracting power and the front lens group GaP having a positive refracting power are employed.
  • the front group negative lens group GaN includes a negative lens La1 and a negative lens La2 in this order from the object side.
  • the positive lens group GaP includes a positive lens La3 and a negative lens La4 in order from the object side
  • the rear group Gb includes a positive lens Lb1, a positive lens Lb2, and a negative lens Lb3 in order from the object side.
  • a cemented lens composed of a positive lens Lb4 and a negative lens Lb5.
  • Table 1 shows basic lens data
  • Table 2 shows aspheric coefficients as numerical data indicating the detailed configuration of the imaging lens of Example 1.
  • the uppermost stage outside the frame of Table 1 shows the specifications regarding the d line
  • f is the focal length of the entire system
  • Bf is the back focus at the air equivalent distance
  • 2 ⁇ is the full angle of view.
  • the column of i shows the radius of curvature of the i-th surface
  • the column of Di shows the surface spacing on the optical axis Z between the i-th surface and the i + 1-th surface.
  • the bottom column of the column of Di is the surface interval between the most image side surface and the image surface Sim shown in Table 1.
  • the sign of the radius of curvature is positive when the surface shape has a convex surface facing the object side, and negative when the surface shape has a convex surface facing the image side.
  • the d-line (wavelength: 587.56 nm) of the j-th (j 1, 2, 3,%) Optical element that sequentially increases toward the image side with the most object-side component as the first.
  • the column of ⁇ dj indicates the Abbe number for the d-line of the jth optical element.
  • the basic lens data includes the aperture stop St and the optical member PP, and the surface number and the phrase (St) are described in the surface number column of the surface corresponding to the aperture stop St.
  • the aspherical surface is marked with * in the surface number, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspherical surface.
  • Table 2 shows the aspheric coefficients of these aspheric surfaces.
  • the numerical values “E ⁇ n” (n: integer) shown in Table 2 mean “ ⁇ 10 ⁇ n ”.
  • ⁇ in formula (A) means the sum related to the term of m.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m (A)
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis to the lens surface)
  • C paraxial curvature KA
  • FIGS. 6A to 6D show spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion), and chromatic aberration of magnification (chromatic aberration of magnification) of the imaging lens of Example 1 when the object distance is infinity, respectively.
  • Each aberration diagram is shown.
  • FNo. Means F number, and ⁇ in other aberration diagrams means half angle of view.
  • Each aberration diagram shows aberration with d-line (587.56 nm) as a reference wavelength, but spherical aberration diagram shows C-line (wavelength 656.27 nm), F-line (wavelength 486.13 nm), A′-line.
  • Example 2 A cross-sectional view showing the configuration of the imaging lens of Example 2 is shown in FIG.
  • the group configuration and schematic configuration of the imaging lens of the second embodiment are the same as those of the first embodiment described above except that the lens La3 and the lens La4 are cemented.
  • Tables 3 and 4 show basic lens data and aspherical coefficients of the imaging lens of Example 2, respectively.
  • FIGS. 7A to 7D show aberration diagrams of the imaging lens of Example 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the imaging lens of Example 3.
  • the group configuration and schematic configuration of the imaging lens of Example 3 are the same as those of Example 2 described above.
  • Tables 5 and 6 show basic lens data and aspheric coefficients of the imaging lens of Example 3, respectively.
  • FIGS. 8A to 8D show aberration diagrams of the imaging lens of Example 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the imaging lens of Example 4.
  • the group configuration and schematic configuration of the imaging lens of Example 4 are the same except that the front group positive lens group GaP is composed of a positive lens La3, a negative lens La4, and a positive lens La5 in order from the object side. This is the same as that of the first embodiment described above.
  • Tables 7 and 8 show basic lens data and aspherical coefficients of the imaging lens of Example 4, respectively.
  • 9A to 9D show aberration diagrams of the imaging lens of Example 4.
  • Table 9 shows corresponding values of conditional expressions (1) to (4) of the imaging lenses of Examples 1 to 4 described above. The values shown in Table 9 are based on the d line.
  • the imaging lenses of Examples 1 to 4 are composed of 9 or 10 lenses, have a wide angle of view in the range of about 90 ° to 100 °, and have an F-number. It is as small as 2.2 or less, and various aberrations are satisfactorily corrected from the visible range to the near-infrared range, and has high optical performance.
  • the imaging lens according to the present embodiment can be suitably used for an imaging device such as a digital camera, a broadcast camera, a surveillance camera, and an in-vehicle camera, and an interchangeable lens for various cameras.
  • an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 shows a schematic configuration diagram of an imaging apparatus 10 using the imaging lens 1 according to the embodiment of the present invention as an example of the imaging apparatus of the embodiment of the present invention.
  • An imaging apparatus 10 shown in FIG. 10 includes an imaging lens 1, a filter 4 disposed on the image side of the imaging lens 1, an imaging element 5 that captures an image of a subject formed by the imaging lens, and a signal processing unit 6. With. In addition, in FIG. 10, the imaging lens 1 is shown notionally.

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Abstract

撮像レンズにおいて、小さなＦナンバー、広角、可視域から近赤外域までの良好な収差補正、高性能を実現可能な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。撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群（Ｇａ）、絞り（Ｓｔ）、正の屈折力を有する後群（Ｇｂ）からなる。前群（Ｇａ）は、物体側から順に、２枚以上の負レンズからなる前群負レンズ群（ＧａＮ）、１枚の負レンズと１枚の正レンズを含み最も物体側に正レンズが配置されて正の屈折力を有する前群正レンズ群（ＧａＰ）からなる。後群（Ｇｂ）は１枚の負レンズと１枚の正レンズを含む。前群正レンズ群（ＧａＰ）の最も像側の負レンズのｄ線に対する屈折率、アッベ数を各々Ｎａｎ、νａｎとしたとき、条件式（１）：Ｎａｎ＋０．０１×νａｎ＜２．１５を満足する。

Description

撮像レンズおよびこれを備えた撮像装置
　本発明は、撮像レンズおよびこれを備えた撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、車載用カメラ等に好適に使用可能な撮像レンズ、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。
　従来、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを配置したレトロフォーカス型のレンズ系が知られており、例えば下記特許文献１～３に記載されたものを挙げることができる。
特許第３３６８１３８号公報 特開２００９－５８８１７号公報 特開２０００－３９５５３号公報
　上記分野のカメラに用いられる撮像レンズには、Ｆナンバーが小さく、広角であることが求められる。さらに監視用カメラや車載用カメラ等では昼夜兼用で用いられることが多いため、可視域から近赤外域まで諸収差が良好に補正されていることが求められる。また近年では、カメラに搭載される撮像素子の高画素化が進んでおり、撮像レンズにも高画素に対応可能な高い性能を有することが要求される。
　しかしながら、特許文献１に記載のレンズ系は、Ｆナンバーが小さいとは言えず、またさらなる広角化が望まれる。特許文献２に記載のレンズ系は、広角だが、Ｆナンバーが小さいとは言えず、収差補正に改良の余地がある。また、特許文献１～３に記載のレンズ系はいずれも可視域から近赤外域までの諸収差の良好な補正を課題とするものではない。
　本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小さなＦナンバーと広角を確保しつつ、可視域から近赤外域まで諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有する撮像レンズ、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にある。
　本発明の撮像レンズは、物体側から順に、負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構成され、前群が、物体側から順に、２枚以上の負レンズからなり負の屈折力を有する前群負レンズ群と、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを含み最も物体側に正レンズが配置されて正の屈折力を有する前群正レンズ群とから構成され、後群が１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを含み、前群正レンズ群の最も像側の負レンズのｄ線に対する屈折率、ｄ線に対するアッベ数をそれぞれＮａｎ、νａｎとしたとき、下記条件式（１）を満足するものである。
　　　Ｎａｎ＋０．０１×νａｎ＜２．１５　…　（１）
　本発明の撮像レンズにおいては、上記条件式（１）に代えて、下記条件式（１’）を満足することが好ましい。
　　　Ｎａｎ＋０．０１×νａｎ＜２．０５　…　（１’）
　また、本発明の撮像レンズにおいては、前群負レンズ群の焦点距離をｆａＮとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２’）を満足することがより好ましい。
　　　－１．０＜ｆａＮ／ｆ＜－０．５　…　（２）
　　　－０．９＜ｆａＮ／ｆ＜－０．６　…　（２’）
　また、本発明の撮像レンズにおいては、前群と後群との光軸上の空気間隔をＤａｂとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３’）を満足することがより好ましく、下記条件式（３’’）を満足することがさらにより好ましい。
　　　０．０５＜Ｄａｂ／ｆ＜１．５５　…　（３）
　　　０．１０＜Ｄａｂ／ｆ＜１．００　…　（３’）
　　　０．１０＜Ｄａｂ／ｆ＜０．５５　…　（３’’）
　また、本発明の撮像レンズにおいては、後群の最も物体側の正レンズのｄ線に対するアッベ数をνｂｐとしたとき、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４’）を満足することがより好ましい。
　　　νｂｐ＞５５　…　（４）
　　　νｂｐ＞６０　…　（４’）
　また、本発明の撮像レンズにおいては、前群負レンズ群が、２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから実質的に構成されることが好ましい。
　また、本発明の撮像レンズにおいては、後群が、正レンズと負レンズが接合された接合レンズを２組含むことが好ましい。本発明の撮像レンズの後群が、正レンズと負レンズが接合された接合レンズを２組含む場合は、これら２組の接合レンズの接合面はともに物体側に凹面を向けていることが好ましい。
　本発明の撮像レンズにおいては、後群が、物体側から順に、正レンズと、正レンズおよび負レンズの接合レンズと、正レンズおよび負レンズの接合レンズとから実質的に構成されることが好ましい。
　なお、上記の「～から実質的に構成され」の「実質的に」とは、挙げた構成要件以外に、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の面形状、屈折力の符号は、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ことを特徴とするものである。
　本発明によれば、物体側から順に、負レンズ群、正レンズ群、絞り、正の後群が配列されてなるレンズ系において、各レンズ群の構成を好適に設定し、条件式（１）を満足するようにレンズの材質を選択しているため、小さなＦナンバーと広角を確保しつつ、可視域から近赤外域まで諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有する撮像レンズ、およびこのような撮像レンズを備えた撮像装置を提供することができる。
本発明の一実施形態にかかる撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例１の撮像レンズ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 図６（Ａ）～図６（Ｄ）は本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図 図７（Ａ）～図７（Ｄ）は本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図 図８（Ａ）～図８（Ｄ）は本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図 図９（Ａ）～図９（Ｄ）は本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図 本発明の実施形態にかか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に、本発明の一実施形態にかかる撮像レンズの構成を示す断面図を示す。図１に示す例は、後述の実施例１に対応している。図１においては、左側が物体側、右側が像側である。図１では、軸上光束２、最大画角の軸外光束３も合わせて図示している。
　本発明の実施形態にかかる撮像レンズ１は、光軸Ｚに沿って物体側から順に、負の屈折力を有する前群Ｇａと、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する後群Ｇｂとから実質的に構成される。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。
　撮像レンズが撮像装置に搭載される際には、撮像素子を保護するためのカバーガラスや、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適宜備えるように撮像装置を構成することが考えられるため、図１ではこれらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを最も像側のレンズ面と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材ＰＰは本発明の撮像レンズに必須の構成要素ではない。
　前群Ｇａは、物体側から順に、２枚以上の負レンズからなり負の屈折力を有する前群負レンズ群ＧａＮと、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを含み最も物体側に正レンズが配置されて正の屈折力を有する前群正レンズ群ＧａＰとから構成される。後群Ｇｂは、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを含むように構成される。
　例えば図１に示す例では、前群負レンズ群ＧａＮは、物体側から順に、負のレンズＬａ１と、負のレンズＬａ２とからなり、前群正レンズ群ＧａＰは、物体側から順に、正のレンズＬａ３と、負のレンズＬａ４とからなり、後群Ｇｂは、物体側から順に、正のレンズＬｂ１と、正のレンズＬｂ２および負のレンズＬｂ３の接合レンズと、正のレンズＬｂ４および負のレンズＬｂ５の接合レンズとからなる。
　撮像レンズ１は、最も物体側に負の屈折力を有するレンズ群を配置し、その後に正の屈折力を有するレンズ群が続く負先行のパワー配列とすることで広角化に有利となる。また、前群負レンズ群ＧａＮが２枚以上の負レンズを含むことで前群負レンズ群ＧａＮの負のパワーを複数のレンズに分担させることができ、広い画角を達成しつつ広角化の際に発生する収差、特に歪曲収差の抑制が容易となる。
　また、開口絞りＳｔより物体側の前群Ｇａが前群正レンズ群ＧａＰを有することで、開口絞りＳｔより像側の後群Ｇｂが担うべき球面収差の補正を前群正レンズ群ＧａＰにも分担させることができるので、小さなＦナンバーの光学系の実現に有利となる。そして、前群正レンズ群ＧａＰが少なくとも１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを含むことで、色収差を含む諸収差をバランス良く補正することが容易になる。後群Ｇｂも少なくとも１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを含むことで、開口絞りＳｔより像側においても色収差を含む諸収差をバランス良く補正することが容易になる。
　前群負レンズ群ＧａＮは２枚の負レンズからなるように構成してもよく、このようにした場合は、前群負レンズ群ＧａＮとして必要最小限のレンズ枚数で全長の長さを抑えつつ、広角化の際に発生する収差を抑制することができる。より詳しくは、前群負レンズ群ＧａＮは２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなるように構成してもよく、このようにした場合は、広角化に有利となる。
　前群正レンズ群ＧａＰは、最も物体側に正レンズを配置することで、前群負レンズ群ＧａＮから射出されて前群正レンズ群ＧａＰに入射する発散光に対してこの正レンズが収束作用を施すことができ、収差発生量の抑制に有利となる。前群正レンズ群ＧａＰは２枚構成としてもよく、２枚構成とした場合は、必要最小限のレンズ枚数で前群正レンズ群ＧａＰを構成して全長の長さを抑えることができる。前群正レンズ群ＧａＰを２枚構成とする場合は、物体側から順に、両凸レンズと、両凹レンズとを配置することが好ましい。正レンズを両凸レンズとすることで物体側の面および像側の面両方に正のパワーを分担させることができ、負レンズを両凹レンズとすることで物体側の面および像側の面両方に負のパワーを分担させることができるので、物体側から順に、両凸レンズと、両凹レンズからなる２枚構成とすることで、球面収差の抑制に有利となる。
　あるいは、前群正レンズ群ＧａＰは、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとからなる３枚構成としてもよく、このようないわゆるトリプレット構成にした場合は、諸収差を良好に補正することができ、小さなＦナンバーの光学系を構成することが容易となる。前群正レンズ群ＧａＰをトリプレット構成にする場合は、物体側から順に、両凸レンズと、両凹レンズと、両凸レンズとを配置することが好ましく、このようにした場合は、球面収差と色収差、特に近赤外域の色収差の補正に有利となる。
　後群Ｇｂは、正レンズと負レンズが接合された接合レンズを２組含むことが好ましく、このようにした場合は、色収差の良好な補正が容易となり、可視域から近赤外域にわたっての良好な色収差の補正に有利となる。後群Ｇｂがこのような２組の接合レンズを含む場合は、これら２組の接合レンズの接合面はともに物体側に凹面を向けていることが好ましく、このようにした場合は、結像領域周辺部の軸外光線がこれら接合面に入射するときの入射角を小さくできるため、収差発生量を抑えることができ、特に非点収差の良好な補正に有利となる。
　より詳しくは、後群Ｇｂは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズおよび物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸レンズおよび物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズとを含むことが好ましく、このようにした場合は、非点収差と色収差の良好な補正にさらに有利となる。
　後群Ｇｂは、例えば、物体側から順に、正レンズと、正レンズおよび負レンズの接合レンズと、正レンズおよび負レンズの接合レンズとからなるように構成することができ、このようにした場合は、ペッツバール和を０に近づけることが可能になり、前群負レンズ群ＧａＮの負屈折力により生じる像面湾曲および非点収差を補正することができる。
　また、撮像レンズ１は、非球面レンズを含むように構成してもよく、そのようにした場合は、広角化、小さなＦナンバー、良好な収差補正に有利となる。例えば、前群正レンズ群ＧａＰの最も物体側の正レンズ、後群Ｇｂの最も物体側のレンズの少なくとも一方を非球面レンズにするとより効果的である。
　この撮像レンズ１は、前群正レンズ群ＧａＰの最も像側の負レンズのｄ線に対する屈折率、ｄ線に対するアッベ数をそれぞれＮａｎ、νａｎとしたとき、下記条件式（１）を満足するように構成されている。
　　　Ｎａｎ＋０．０１×νａｎ＜２．１５　…　（１）
　条件式（１）は、前群Ｇａの中で開口絞りＳｔに近い負レンズの材質に関するものである。条件式（１）の上限以上とならないように前群正レンズ群ＧａＰの最も像側の負レンズの材質を選択することで、色収差の補正に有利となり、可視域から近赤外域まで諸収差の良好な補正に有利となる。また、条件式（１）を満足することで、色収差の良好な補正が可能となるため、Ｆナンバーの小さな光学系の実現に有利となる。
　上記効果をより高めるために、下記条件式（１’）を満足することがより好ましい。
　　　Ｎａｎ＋０．０１×νａｎ＜２．０５　…　（１’）
　また、この撮像レンズ１は、前群負レンズ群ＧａＮの焦点距離をｆａＮとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
　　　－１．０＜ｆａＮ／ｆ＜－０．５　…　（２）
　条件式（２）の下限以下とならないように前群負レンズ群ＧａＮの負屈折力を確保することで、広角化を実現することが容易となる。条件式（２）の上限以上とならないように前群負レンズ群ＧａＮの負屈折力を抑えることで、球面収差の良好な補正が容易となり、Ｆナンバーの小さな光学系の実現に有利となる。
　上記効果をより高めるために、下記条件式（２’）を満たすことがより好ましい。
　　　－０．９＜ｆａＮ／ｆ＜－０．６　…　（２’）
　また、この撮像レンズ１は、前群Ｇａと後群Ｇｂとの光軸上の空気間隔をＤａｂとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
　　　０．０５＜Ｄａｂ／ｆ＜１．５５　…　（３）
　条件式（３）の下限以下とならないように前群Ｇａと後群Ｇｂとの光軸上の空気間隔を確保することで、開口絞りＳｔの配置が容易になり、球面収差の良好な補正に有利となる。条件式（３）の上限以上とならないように前群Ｇａと後群Ｇｂとの光軸上の空気間隔を抑えることで、レンズ系全長およびレンズ径を抑制することができ、監視用カメラや車載用カメラ等に好適な小型の構成とすることが可能となる。
　上記効果をより高めるために、下記条件式（３’）を満たすことがより好ましく、下記条件式（３’’）を満たすことがさらにより好ましい。
　　　０．１０＜Ｄａｂ／ｆ＜１．００　…　（３’）
　　　０．１０＜Ｄａｂ／ｆ＜０．５５　…　（３’’）
　また、この撮像レンズ１は、後群Ｇｂの最も物体側の正レンズのｄ線に対するアッベ数をνｂｐとしたとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
　　　νｂｐ＞５５　…　（４）
　条件式（４）は、後群Ｇｂの中で開口絞りＳｔに近い正レンズの材質に関するものである。条件式（４）の下限以下とならないように後群Ｇｂの最も物体側の正レンズの材質を選択することで、軸上色収差を良好に補正することが可能となる。
　上記効果をより高めるために、下記条件式（４’）を満たすことがより好ましい。
　　　νｂｐ＞６０　…　（４’）
　以上述べた好ましい構成は、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の撮像レンズの構成を示す断面図を図２に示す。図２では、左側が物体側、右側が像側であり、最も像側のレンズと像面Ｓｉｍとの間にカバーガラスや各種フィルタ等を想定した平行平板状の光学部材ＰＰを配置した例を示している。
　実施例１の撮像レンズの群構成としては、物体側から順に、負の屈折力を有する前群Ｇａと、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する後群Ｇｂとからなり、前群Ｇａは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群負レンズ群ＧａＮと、正の屈折力を有する前群正レンズ群ＧａＰとからなる構成を採っている。
　実施例１の撮像レンズの各レンズ群を構成する各レンズの概略構成としては、前群負レンズ群ＧａＮは、物体側から順に、負のレンズＬａ１と、負のレンズＬａ２とからなり、前群正レンズ群ＧａＰは、物体側から順に、正のレンズＬａ３と、負のレンズＬａ４とからなり、後群Ｇｂは、物体側から順に、正のレンズＬｂ１と、正のレンズＬｂ２および負のレンズＬｂ３の接合レンズと、正のレンズＬｂ４および負のレンズＬｂ５の接合レンズとからなる構成を採っている。
　実施例１の撮像レンズの詳細構成を示す数値データとして、表１に基本レンズデータ、表２に非球面係数を示す。表１の枠外最上段にはｄ線に関する諸元を示しており、ｆは全系の焦点距離、Ｂｆは空気換算距離でのバックフォーカス、ＦＮｏ．はＦナンバーであり、２ωは全画角である。
　表１のＳｉの欄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ｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄はｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄は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。Ｄｉの欄の最下欄は、表１に示す最も像側の面と像面Ｓｉｍとの面間隔である。なお、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状の場合を正とし、像側に凸面を向けた面形状の場合を負としている。
　表１のＮｄｊの欄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、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄はｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。なお、基本レンズデータには、開口絞りＳｔと光学部材ＰＰも含めて示しており、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。
　表１の基本レンズデータでは、非球面は面番号に＊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２に、これら非球面の非球面係数を示す。表２に記載の数値の「Ｅ－ｎ」（ｎ：整数）は「×１０－ｎ」を意味する。非球面係数は、以下の式（Ａ）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、式（Ａ）におけるΣはｍの項に関する和を意味する。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ　…　（Ａ）
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（ｍ＝４、６、８、１０）
　以下に示す各表では、角度の単位には度を用い、長さの単位にはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又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可能である。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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図６（Ａ）～図６（Ｄ）にそれぞれ、物体距離が無限遠のときの実施例１の撮像レンズの球面収差、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）の各収差図を示す。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。各収差図には、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）を基準波長とした収差を示すが、球面収差図には、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ａ’線（波長７６８．１９ｎｍ）についての収差も示し、倍率色収差図ではＣ線、Ｆ線、Ａ’線についての収差を示している。非点収差図ではサジタル方向、タンジェンシャル方向それぞれに関する収差を実線、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。
　上記の実施例１の説明で述べた図示方法、各データの記号、意味、記載方法等は、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ため、以下では重複説明を省略する。
［実施例２］
　実施例２の撮像レンズの構成を示す断面図を図３に示す。実施例２の撮像レンズの群構成、概略構成は、レンズＬａ３およびレンズＬａ４が接合されている点以外は、上で述べた実施例１のものと同様である。表３、表４にそれぞれ実施例２の撮像レンズの基本レンズデータ、非球面係数を示す。図７（Ａ）～図７（Ｄ）に実施例２の撮像レンズの各収差図を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
［実施例３］
　実施例３の撮像レンズの構成を示す断面図を図４に示す。実施例３の撮像レンズの群構成、概略構成は、上で述べた実施例２のものと同様である。表５、表６にそれぞれ実施例３の撮像レンズの基本レンズデータ、非球面係数を示す。図８（Ａ）～図８（Ｄ）に実施例３の撮像レンズの各収差図を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
［実施例４］
　実施例４の撮像レンズの構成を示す断面図を図５に示す。実施例４の撮像レンズの群構成、概略構成は、前群正レンズ群ＧａＰが、物体側から順に、正のレンズＬａ３と、負のレンズＬａ４と、正のレンズＬａ５とからなる点以外は、上で述べた実施例１のものと同様である。表７、表８にそれぞれ実施例４の撮像レンズの基本レンズデータ、非球面係数を示す。図９（Ａ）～図９（Ｄ）に実施例４の撮像レンズの各収差図を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表９に上記実施例１～４の撮像レンズの条件式（１）～（４）の対応値を示す。表９に示す値はｄ線を基準とするものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　以上のデータからわかるように、実施例１～４の撮像レンズは、９枚または１０枚のレンズからなり、全画角が約９０°～１００°の範囲にあり広角に構成され、Ｆナンバーが２．２以下と小さく、可視域から近赤外域にわたって諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有する。
　本実施形態に係る撮像レンズは、デジタルカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、車載用カメラ等の撮像装置、および各種カメラの交換レンズに好適に使用可能である。次に、図１０を参照しながら、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１０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かかる撮像レンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。
　図１０に示す撮像装置１０は、撮像レンズ１と、撮像レンズ１の像側に配置されたフィルタ４と、撮像レンズによって結像される被写体の像を撮像する撮像素子５と、信号処理部６とを備える。なお、図１０では撮像レンズ１を概念的に示している。
　撮像素子５は、撮像レンズ１により形成される被写体の像を撮像して電気信号に変換するものであり、その撮像面は撮像レンズ１の像面に一致するように配置される。撮像素子５としては例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子５からの出力信号は信号処理部６により演算処理される。
　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、非球面係数等の値は、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。

Claims (14)

  1. 　物体側から順に、負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構成され、
    　前記前群が、物体側から順に、２枚以上の負レンズからなり負の屈折力を有する前群負レンズ群と、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを含み最も物体側に正レンズが配置されて正の屈折力を有する前群正レンズ群とから構成され、
    　前記後群が１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを含み、
    　前記前群正レンズ群の最も像側の負レンズのｄ線に対する屈折率、ｄ線に対するアッベ数をそれぞれＮａｎ、νａｎとしたとき、下記条件式（１）を満足する撮像レンズ。
    　　　Ｎａｎ＋０．０１×νａｎ＜２．１５　…　（１）
  2. 　前記前群負レンズ群の焦点距離をｆａＮとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（２）を満足する請求項１記載の撮像レンズ。
    　　　－１．０＜ｆａＮ／ｆ＜－０．５　…　（２）
  3. 　前記前群と前記後群との光軸上の空気間隔をＤａｂとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（３）を満足する請求項１または２記載の撮像レンズ。
    　　　０．０５＜Ｄａｂ／ｆ＜１．５５　…　（３）
  4. 　前記後群の最も物体側の正レンズのｄ線に対するアッベ数をνｂｐとしたとき、下記条件式（４）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。
    　　　νｂｐ＞５５　…　（４）
  5. 　前記前群負レンズ群が、２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから実質的に構成される請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
  6. 　前記後群が、正レンズと負レンズが接合された接合レンズを２組含む請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
  7. 　前記２組の接合レンズの接合面はともに物体側に凹面を向けている請求項６記載の撮像レンズ。
  8. 　前記後群が、物体側から順に、正レンズと、正レンズおよび負レンズの接合レンズと、正レンズおよび負レンズの接合レンズと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（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。
    　　　Ｎａｎ＋０．０１×νａｎ＜２．０５　…　（１’）
  10. 　前記前群負レンズ群の焦点距離をｆａＮとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（２’）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＜ｆａＮ／ｆ＜－０．６　…　（２’）
  11. 　前記前群と前記後群との光軸上の空気間隔をＤａｂとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（３’）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。
    　　　０．１０＜Ｄａｂ／ｆ＜１．００　…　（３’）
  12. 　下記条件式（３’’）を満足する請求項１１記載の撮像レンズ。
    　　　０．１０＜Ｄａｂ／ｆ＜０．５５　…　（３’’）
  13. 　前記後群の最も物体側の正レンズのｄ線に対するアッベ数をνｂｐとしたとき、下記条件式（４’）を満足する請求項１から１１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    　　　νｂｐ＞６０　…　（４’）
  14. 　請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズを備えた撮像装置。
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