WO2022209337A1 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

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    • G02B27/646Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake

Definitions

  • the present disclosure has been made in view of the circumstances described above, and aims to provide an imaging lens that is compact and lightweight and has excellent optical performance, and an imaging apparatus that includes this imaging lens.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration and light flux of an imaging lens according to an embodiment, corresponding to the imaging lens of Example 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the imaging lens of Example 1.
  • FIG. 4A and 4B are aberration diagrams of the imaging lens of Example 1.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of an imaging lens of Example 2; 10A and 10B are aberration diagrams of the imaging lens of Example 2.
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of an imaging lens of Example 3; 10A to 10C are aberration diagrams of the imaging lens of Example 3.
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of an imaging lens of Example 4; FIG.
  • the imaging lens more preferably satisfies the following conditional expression (11-1), and even more preferably satisfies the following conditional expression (11-2).
  • conditional expression (11-1) 0.5 ⁇ Bf/Ymax ⁇ 1.7 (11-1) 0.8 ⁇ Bf/Ymax ⁇ 1.4 (11-2)
  • conditional expression that the imaging lens of the present disclosure preferably satisfies is not limited to the conditional expression described in the form of an expression, and from among the conditional expressions that are preferable, more preferable, and even more preferable, the lower limit and It includes all conditional expressions obtained by arbitrarily combining with the upper limit.
  • the surface numbers of the aspherical surfaces are marked with an asterisk (*), and the paraxial radius of curvature is described in the column for the radius of curvature of the aspherical surfaces.
  • Table 13 the surface numbers of the aspherical surfaces are shown in the Sn row, and the aspherical coefficient values for each aspherical surface are shown in the KA and Am rows.
  • "E ⁇ n" (n: integer) in the numerical values of the aspheric coefficients in Table 13 means " ⁇ 10 ⁇ n ".
  • KA and Am are aspherical coefficients in the aspherical formula given below.
  • FIG. 14 shows a cross-sectional view of the configuration of the imaging lens of Example 7.
  • the imaging lens of Example 7 comprises, in order from the object side to the image side, a first lens group G1, a focus lens group Gf, and a rear lens group GR.
  • the entire focus lens group Gf moves integrally toward the image side, and the first lens group G1 and the rear lens group GR are fixed with respect to the image plane Sim. It is
  • the camera 30 includes a processor (not shown) that executes various processes such as image processing and output processing within the camera body 31 .
  • the processor processes the captured image signal output from the imaging device 38 .
  • the processor executes image correction processing and synthesis processing for synthesizing a plurality of captured images to create a synthetic image.
  • the processor creates an image for storage based on the captured image and the synthesized image, and executes an output process of recording the created image for storage in a recording medium such as a memory card.
  • the processor creates a display image based on the captured image and the synthesized image, and executes output processing for displaying the created display image on the display unit 36 .

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Abstract

撮像レンズは、最も物体側から順に連続して、合焦の際に固定されている第1レンズ群と、合焦の際に移動するフォーカスレンズ群とを含む。最大像高をYmax、全系の焦点距離をf、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をTLとした場合、撮像レンズは条件式(1)および(2)を満足する。 (1):0.1<Ymax/f<0.26 (2):0.4<TL/f<1.1

Description

撮像レンズおよび撮像装置
 本開示の技術は、撮像レンズ、および撮像装置に関する。
 従来、デジタルカメラおよびビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮像レンズとして、例えば特開2020-160100号公報、および特開2018-060079号公報に記載のレンズ系が知られている。
 近年、小型かつ軽量に構成され、良好な光学性能を有する撮像レンズが要望されている。
 本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型かつ軽量に構成され、良好な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を目的とする。
 本開示の一態様に係る撮像レンズは、最も物体側から像側へ順に連続して、合焦の際に像面に対して固定されている第1レンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動するフォーカスレンズ群とを含み、
 最大像高をYmax、
 無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離をf、
 無限遠物体に合焦した状態における第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から全系の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をTLとした場合、
  0.1<Ymax/f<0.26  (1)
  0.4<TL/f<1.1  (2)
で表される条件式(1)および(2)を満足する。
 無限遠物体に合焦した状態における最大像高の5割の像高での歪曲収差量をDst5、無限遠物体に合焦した状態における最大像高での歪曲収差量をDst10とした場合、上記態様の撮像レンズは、
  0.2<|Dst5/Dst10|<0.6  (3)
で表される条件式(3)を満足することが好ましい。
 無限遠物体に合焦した状態における像面から射出瞳位置までの光軸上の距離をPe、Peの符号は、像面より射出瞳位置が物体側にあれば正、像面より射出瞳位置が像側にあれば負とした場合、上記態様の撮像レンズは、
  1.5<Pe/Ymax<3  (4)
で表される条件式(4)を満足することが好ましい。
 上記態様の撮像レンズは、最も像側に負レンズを含み、負レンズの物体側の面の曲率半径をRf、負レンズの像側の面の曲率半径をRrとした場合、
  -0.6<(Rf-Rr)/(Rf+Rr)<-0.1  (5)
で表される条件式(5)を満足することが好ましい。
 上記態様の撮像レンズは、上記負レンズの物体側に上記負レンズに連続して正レンズを含むことが好ましく、上記負レンズの物体側の面の曲率半径をRf、上記正レンズの像側の面の曲率半径をRprとした場合、
  0.03<(Rpr-Rf)/(Rpr+Rf)<0.4  (6)
で表される条件式(6)を満足することが好ましい。
 上記態様の撮像レンズは、上記負レンズのd線基準のアッベ数をνnとした場合、
  12<νn<30  (7)
で表される条件式(7)を満足することが好ましい。
 第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から第1レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をDG1とした場合、上記態様の撮像レンズは、
  0.02<DG1/f<0.2  (8)
で表される条件式(8)を満足することが好ましい。
 無限遠物体に合焦した状態における最大半画角をω、無限遠物体に合焦した状態における最も像側のレンズから像面へ向かう最大像高の主光線と光軸に平行な軸との角度をωiとした場合、上記態様の撮像レンズは、
  1.4<tanωi/tanω<3.6  (9)
で表される条件式(9)を満足することが好ましい。
 第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の最大有効径をφf、全系の最も像側のレンズ面の最大有効径をφrとした場合、上記態様の撮像レンズは、
  0.2<φf/φr<1.5  (10)
で表される条件式(10)を満足することが好ましい。
 無限遠物体に合焦した状態における空気換算距離でのバックフォーカスをBfとした場合、上記態様の撮像レンズは、
  0.4<Bf/Ymax<1.8  (11)
で表される条件式(11)を満足することが好ましい。
 フォーカスレンズ群は全体として負の屈折力を有することが好ましい。フォーカスレンズ群が含むレンズの枚数は2枚以下であることが好ましい。
 第1レンズ群の焦点距離をf1とした場合、上記態様の撮像レンズは、
  0.25<f1/f<0.5  (12)
で表される条件式(12)を満足することが好ましい。
 上記態様の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有するフォーカスレンズ群と、合焦の際に像面に対して固定されている後側レンズ群とからなり、後側レンズ群の焦点距離をfRとした場合、
  -0.9<fR/f<-0.1  (13)
で表される条件式(13)を満足することが好ましい。
 上記態様の撮像レンズは、撮像装置に設けられる撮像レンズであって、撮像装置は、撮像レンズによって形成される光学像を撮像する撮像素子を備えており、撮像素子の最大撮像画角より狭い画角の画像を出力することが可能なように構成されていてもよい。また、撮像装置は、撮像素子によって撮像された複数の画像を合成した合成画像を用いて、撮像素子の最大撮像画角より狭い画角の画像を出力することが可能なように構成されていてもよい。
 本開示の別の態様に係る撮像装置は、上記態様の撮像レンズを備えている。
 なお、本明細書の「~からなり」、「~からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、およびカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、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、等が含まれていてもよいことを意図する。
 本明細書において、「単レンズ」は、接合されていない1枚のレンズを意味する。但し、複合非球面レンズ(球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として1つの非球面レンズとして機能するレンズ)は、接合レンズとは見なさず、1枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する屈折力の符号、曲率半径、および面形状は、特に断りが無い限り近軸領域のものを用いる。曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負とする。
 本明細書において、「全系」は、撮像レンズを意味する。「空気換算距離でのバックフォーカス」は、無限遠物体に合焦した状態における全系の最も像側のレンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離である。条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、d線を基準とした場合の値である。
 本明細書に記載の「d線」、「C線」、および「F線」は輝線である。本明細書においては、d線の波長は587.56nm(ナノメートル)、C線の波長は656.27nm(ナノメートル)、F線の波長は486.13nm(ナノメートル)として扱う。
 本開示によれば、小型かつ軽量に構成され、良好な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ができる。
実施例1の撮像レンズに対応し、一実施形態に係る撮像レンズの構成と光束を示す断面図である。 実施例1の撮像レンズの構成を示す断面図である。 実施例1の撮像レンズの各収差図である。 実施例2の撮像レンズの構成を示す断面図である。 実施例2の撮像レンズの各収差図である。 実施例3の撮像レンズの構成を示す断面図である。 実施例3の撮像レンズの各収差図である。 実施例4の撮像レンズの構成を示す断面図である。 実施例4の撮像レンズの各収差図である。 実施例5の撮像レンズの構成を示す断面図である。 実施例5の撮像レンズの各収差図である。 実施例6の撮像レンズの構成を示す断面図である。 実施例6の撮像レンズの各収差図である。 実施例7の撮像レンズの構成を示す断面図である。 実施例7の撮像レンズの各収差図である。 実施例8の撮像レンズの構成を示す断面図である。 実施例8の撮像レンズの各収差図である。 一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 一実施形態に係る撮像装置の背面側の斜視図である。 画素ずらしの技術を説明するための図である。 画素ずらしの技術を説明するための図である。 合成画像とデジタルズームの組合せの一例を説明するための概念図である。 合成画像とデジタルズームの組合せの別の例を説明するための概念図である。
 以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について説明する。
 図1に、本開示の一実施形態に係る撮像レンズの無限遠物体に合焦した状態における構成と光束の断面図を示す。本明細書における「無限遠物体」は、物体から撮像レンズの最も物体側のレンズ面までの光軸Z上の距離が無限遠の物体である。図1では、光束として、軸上光束、中間像高の光束、および最大像高の光束を示す。図1に示す例は後述の実施例1の撮像レンズに対応している。図1では、左側が物体側、右側が像側である。
 図1では、撮像レンズが撮像装置に適用されることを想定して、撮像レンズと像面Simとの間に平行平板状の光学部材PPが配置された例を示している。光学部材PPは、各種フィルタ、および/又はカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタは、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、および/又は特定の波長域をカットするフィルタ等である。光学部材PPは屈折力を有しない部材である。光学部材PPを省略して撮像装置を構成することも可能である。
 図1の撮像レンズは、光軸Zに沿って最も物体側から像側へ順に連続して、合焦の際に像面Simに対して固定されている第1レンズ群G1と、合焦の際に光軸Zに沿って移動するフォーカスレンズ群Gfとを含む。最も物体側のレンズ群は大径化しやすいため、この撮像レンズは上記構成を採ることによって、フォーカス駆動機構の小型化および軽量化に有利となる。図1のフォーカスレンズ群Gfの下の右向きの矢印は、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gfが像側へ移動することを示す。
 一例として、図1の撮像レンズは以下のように構成されている。図1の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、合焦の際に像面Simに対して固定されている第1レンズ群G1と、合焦の際に光軸Zに沿って移動するフォーカスレンズ群Gfと、合焦の際に像面Simに対して固定されている後側レンズ群GRとからなる。第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、物体側から像側へ順に、レンズL21~L22の2枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L36の6枚のレンズからなる。なお、図1の開口絞りStは大きさおよび形状を示しているのではなく光軸Z方向の位置を示している。
 図1の例では、合焦の際に移動するレンズ群はフォーカスレンズ群Gfの1つのみである。図1の例では、合焦の際、フォーカスレンズ群Gfを構成するレンズL21およびレンズL22が光軸Zに沿って一体的に移動する。本明細書における「一体的に移動」は、同時に同方向に同量移動することを意味する。
 以下に、本実施形態の撮像レンズの好ましい構成および可能な構成について説明する。なお、以下の好ましい構成および可能な構成の説明では、冗長さを避けるため「本実施形態の撮像レンズ」を単に「撮像レンズ」ともいう。
 フォーカスレンズ群Gfは全体として負の屈折力を有することが好ましい。このようにした場合は、合焦の際の色収差の変動を抑えることに有利となる。
 フォーカスレンズ群Gfが含むレンズの枚数は2枚以下であることが好ましい。このようにした場合は、フォーカスレンズ群Gfの軽量化に有利となる。
 1つのレンズ成分を1組の接合レンズ又は1枚の単レンズとした場合、フォーカスレンズ群Gfは、開口絞りStに連続して配置された1つのレンズ成分からなるように構成してもよい。このようにした場合は、フォーカスレンズ群Gfの小型化および軽量化に有利となる。フォーカスレンズ群Gfが、正レンズと負レンズとが接合された接合レンズからなる場合は、合焦の際の色収差の変動の抑制に有利となる。フォーカスレンズ群Gfが、1枚の単レンズからなる場合は、小型化および軽量化に有利となる。
 第1レンズ群G1は全体として正の屈折力を有することが好ましい。このようにした場合は、撮像レンズの光軸Z方向および径方向の小型化に有利となる。
 最大像高をYmax、全系の焦点距離をfとした場合、撮像レンズは下記条件式(1)を満足することが好ましい。fは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。条件式(1)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、広い画角を確保することができるため、被写体が撮像範囲から外れないようすることが容易となる。条件式(1)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、被写体をより拡大して撮影することが容易となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(1-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(1-2)を満足することがさらにより好ましい。
  0.1<Ymax/f<0.26  (1)
  0.12<Ymax/f<0.23  (1-1)
  0.15<Ymax/f<0.21  (1-2)
 全系の焦点距離をf、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面から全系の最も像側のレンズ面までの光軸Z上の距離と空気換算距離でのバックフォーカスとの和をTLとした場合、撮像レンズは下記条件式(2)を満足することが好ましい。fおよびTLは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。条件式(2)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面から像面Simへ向かって光束の収束を緩やかにできるため、球面収差の抑制に有利となる。条件式(2)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、光学系の小型化に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(2-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(2-2)を満足することがさらにより好ましい。
  0.4<TL/f<1.1  (2)
  0.43<TL/f<0.92  (2-1)
  0.5<TL/f<0.85  (2-2)
 最大像高の5割の像高での歪曲収差量をDst5、最大像高での歪曲収差量をDst10とした場合、撮像レンズは下記条件式(3)を満足することが好ましい。Dst5およびDst10は、無限遠物体に合焦した状態における、d線を基準とした場合の値とする。条件式(3)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面を通過する軸外光束の高さを抑制できるため、小型化に有利となる。条件式(3)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、結像領域のうち、光軸Z近傍から中間画角までの領域の歪曲収差を抑えることができるため、この領域における解像度を高くすることに有利となる。例えば、結像領域の周辺部が排除されて撮像レンズの最大画角より狭い画角の領域のみからなる画像、すなわち、後述するようなトリミングされた画像を作成する際に有効である。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(3-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(3-2)を満足することがさらにより好ましい。
  0.2<|Dst5/Dst10|<0.6  (3)
  0.22<|Dst5/Dst10|<0.5  (3-1)
  0.25<|Dst5/Dst10|<0.4  (3-2)
 像面Simから射出瞳位置までの光軸Z上の距離をPe、最大像高をYmaxとした場合、撮像レンズは下記条件式(4)を満足することが好ましい。Peは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。また、Peの符号は、像面Simより射出瞳位置が物体側にあれば正、像面Simより射出瞳位置が像側にあれば負とする。条件式(4)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、軸外光束の主光線の像面Simへの入射角が大きくなるのを抑えることができため、撮像装置において像面Simに配置される撮像素子の入射角特性の影響を軽減することができる。条件式(4)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、撮像レンズ内の最大径を小さくすることが容易となるため、小型化に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(4-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(4-2)を満足することがさらにより好ましい。
  1.5<Pe/Ymax<3  (4)
  1.6<Pe/Ymax<2.9  (4-1)
  1.8<Pe/Ymax<2.7  (4-2)
 撮像レンズは、全系の最も像側に負レンズを含むことが好ましい。また、この負レンズの物体側の面の曲率半径をRf、この負レンズの像側の面の曲率半径をRrとした場合、撮像レンズは下記条件式(5)を満足することが好ましい。条件式(5)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、最も像側の負レンズにおける軸上光束の屈折を強くできるため、球面収差の補正に有利となる。条件式(5)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、最も像側の負レンズが軸外光束に与える屈折作用を強くできるため、像面湾曲の補正に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(5-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(5-2)を満足することがさらにより好ましい。
  -0.6<(Rf-Rr)/(Rf+Rr)<-0.1  (5)
  -0.58<(Rf-Rr)/(Rf+Rr)<-0.17  (5-1)
  -0.55<(Rf-Rr)/(Rf+Rr)<-0.25  (5-2)
 撮像レンズが全系の最も像側に負レンズを含む場合、撮像レンズは、この負レンズの物体側にこの負レンズに連続して正レンズを含むことが好ましい。そして、この負レンズの物体側の面の曲率半径をRf、この正レンズの像側の面の曲率半径をRprとした場合、撮像レンズは下記条件式(6)を満足することが好ましい。条件式(6)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、上記負レンズと上記正レンズとの間で軸上光束の屈折が強くなるため、軸上色収差の補正に有利となる。条件式(6)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、上記負レンズと上記正レンズとの間で軸外光束の屈折が強くなるため、倍率色収差の補正に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(6-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(6-2)を満足することがさらにより好ましい。
  0.03<(Rpr-Rf)/(Rpr+Rf)<0.4  (6)
  0.04<(Rpr-Rf)/(Rpr+Rf)<0.32  (6-1)
  0.07<(Rpr-Rf)/(Rpr+Rf)<0.27  (6-2)
 撮像レンズが全系の最も像側に負レンズを含み、この負レンズのd線基準のアッベ数をνnとした場合、撮像レンズは下記条件式(7)を満足することが好ましい。条件式(7)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、倍率色収差が補正過剰になることを抑制できる。条件式(7)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、倍率色収差の良好な補正に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(7-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(7-2)を満足することがさらにより好ましい。
  12<νn<30  (7)
  14<νn<25  (7-1)
  17<νn<20  (7-2)
 第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面から第1レンズ群G1の最も像側のレンズ面までの光軸Z上の距離をDG1、全系の焦点距離をfとした場合、撮像レンズは下記条件式(8)を満足することが好ましい。一例として図1にDG1を示す。fは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。条件式(8)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1で発生する軸上色収差を良好に補正することが容易になる。条件式(8)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、第1レンズ群G1の小型化が容易となり、これによって、軽量化に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(8-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(8-2)を満足することがさらにより好ましい。
  0.02<DG1/f<0.2  (8)
  0.04<DG1/f<0.18  (8-1)
  0.07<DG1/f<0.15  (8-2)
 撮像レンズの最大半画角をω、最も像側のレンズから像面Simへ向かう最大像高の主光線と光軸Zに平行な軸Zpとの角度をωiとした場合、撮像レンズは下記条件式(9)を満足することが好ましい。tanは正接である。ωおよびωiは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。また、ωiは空気中における値とする。一例として図1にω、ωi、およびZpを示す。ωは、最大像高の主光線と光軸Zとの角度であり、最大画角2ωの半値である。条件式(9)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、より望遠系に適した画角を有するレンズ系の構成に有利となる。条件式(9)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、撮像レンズ内の最大径を小さくすることが容易となるため、小型化に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(9-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(9-2)を満足することがさらにより好ましい。
  1.4<tanωi/tanω<3.6  (9)
  1.5<tanωi/tanω<3.3  (9-1)
  1.8<tanωi/tanω<2.9  (9-2)
 第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面の最大有効径をφf、全系の最も像側のレンズ面の最大有効径をφrとした場合、撮像レンズは下記条件式(10)を満足することが好ましい。条件式(10)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、撮像レンズへ入射する光線の入射範囲を広げることができるため、Fナンバーを小さくしたり、周辺光量を増やしたりすることに有利となる。条件式(10)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、第1レンズ群G1を軽量化できるため、撮像レンズの重心を像側に寄せることができる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(10-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(10-2)を満足することがさらにより好ましい。
  0.2<φf/φr<1.5  (10)
  0.3<φf/φr<1.4  (10-1)
  0.6<φf/φr<1.13  (10-2)
 なお、本開示の技術においては、レンズ面に物体側から入射し、像側に射出される光線のうち、最も外側を通る光線とそのレンズ面との交点から光軸Zまでの距離の2倍を、そのレンズ面の「最大有効径」とする。ここでいう「外側」とは、光軸Zを中心にした径方向外側、すなわち、光軸Zから離れる側である。また、「最も外側を通る光線」は、合焦可能な全ての物体距離を考慮して決定される。
 全系の空気換算距離でのバックフォーカスをBf、最大像高をYmaxとした場合、撮像レンズは下記条件式(11)を満足することが好ましい。Bfは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。条件式(11)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、全系の最も像側のレンズを通過する軸外光線の高さを抑制できるため、このレンズの径を小さくすることができる。これによって、軽量化に有利となる。条件式(11)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、全長の短縮化に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(11-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(11-2)を満足することがさらにより好ましい。
  0.4<Bf/Ymax<1.8  (11)
  0.5<Bf/Ymax<1.7  (11-1)
  0.8<Bf/Ymax<1.4  (11-2)
 第1レンズ群G1の焦点距離をf1、全系の焦点距離をfとした場合、撮像レンズは下記条件式(12)を満足することが好ましい。fは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。条件式(12)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、第1レンズ群G1で発生する球面収差の補正に有利となる。条件式(12)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、全長の短縮化に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(12-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(12-2)を満足することがさらにより好ましい。
  0.25<f1/f<0.5  (12)
  0.27<f1/f<0.48  (12-1)
  0.3<f1/f<0.45  (12-2)
 撮像レンズが、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、全体として負の屈折力を有するフォーカスレンズ群Gfと、合焦の際に像面Simに対して固定されている後側レンズ群GRとからなる場合、撮像レンズは下記条件式(13)を満足することが好ましい。ここでは、後側レンズ群GRの焦点距離をfRとし、無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離をfとしている。条件式(13)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、後側レンズ群GRの負の屈折力を確保できるため、フォーカスレンズ群Gfの負の屈折力が強くなり過ぎることがない。これによって、合焦の際の収差変動を抑えることに有利となる。条件式(13)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、後側レンズ群GRの負の屈折力を抑制できるため、フォーカスレンズ群Gfの負の屈折力が強くすることができる。これによって、合焦の際のフォーカスレンズ群Gfの移動量の抑制に有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(13-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(13-2)を満足することがさらにより好ましい。
  -0.9<fR/f<-0.1  (13)
  -0.8<fR/f<-0.15  (13-1)
  -0.4<fR/f<-0.18  (13-2)
 撮像レンズは、光軸Zと交差する方向に移動することによって像ぶれ補正を行う防振群を備えることが好ましい。このようにした場合は、手ぶれ、および振動等による像ぶれ補正を行い、良好な画像を得ることができる。後述するように、撮像装置では高解像の画像を作成する際に複数の画像を得るために撮像素子を移動させることがあるため、像ぶれ補正のためには撮像素子を移動させるのではなくレンズを移動させる方が好都合である。
 一例として図1の防振群は、レンズL31とレンズL32とが接合された接合レンズからなる。図1のレンズL31およびレンズL32の下の垂直方向の両矢印は、これらのレンズが防振群であることを示す。
 防振群は、全体として負の屈折力を有することが好ましい。このようにした場合は、像ぶれ補正の際の色収差の変動を抑えることに有利となる。
 防振群が含むレンズの枚数は2枚以下であることが好ましい。このようにした場合は、防振群の軽量化に有利となる。
 防振群は、フォーカスレンズ群Gfより像側に配置されていることが好ましい。このようにした場合は、像ぶれ補正の際の軸上光線に関する収差変動を抑えることに有利となる。防振群は、後側レンズ群GRの最も物体側に配置されていてもよい。このようにした場合は、防振群の小型化および軽量化に有利となる。
 1つのレンズ成分を1組の接合レンズ又は1枚の単レンズとした場合、防振群は、1つのレンズ成分からなるように構成してもよい。このようにした場合は、防振群の小型化および軽量化に有利となる。防振群が、正レンズと負レンズとが接合された接合レンズからなる場合は、像ぶれ補正の際の色収差の変動の抑制に有利となる。防振群が、1枚の単レンズからなる場合は、小型化および軽量化に有利となる。
 防振群の焦点距離をfv、全系の焦点距離をfとした場合、撮像レンズは下記条件式(14)を満足することが好ましい。fは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。条件式(14)の対応値が下限以下とならないようにすることによって、防振群の屈折力を強くできるため、少ない移動量で高い防振効果を得ることができる。条件式(14)の対応値が上限以上とならないようにすることによって、防振群の屈折力が強くなり過ぎないため、像ぶれ補正の際の収差変動を抑えることに有利となる。より良好な特性を得るためには、撮像レンズは下記条件式(14-1)を満足することがより好ましく、下記条件式(14-2)を満足することがさらにより好ましい。
  -0.35<fv/f<-0.1  (14)
  -0.33<fv/f<-0.12  (14-1)
  -0.3<fv/f<-0.15  (14-2)
 図1に示す例は、本開示の撮像レンズの一例である。本開示の撮像レンズの各群を構成するレンズの枚数は、図1に示す例と異なる枚数にすることも可能である。「第1レンズ群」、「フォーカスレンズ群」、「後側レンズ群」、および「防振群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、1枚のみのレンズからなる構成としてもよい。
 条件式に関する構成も含め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。なお、本開示の撮像レンズが満足することが好ましい条件式は、式の形式で記載された条件式に限定されず、好ましい、より好ましい、およびさらにより好ましいとされた条件式の中から下限と上限とを任意に組み合わせて得られる全ての条件式を含む。
 一例として、本開示の撮像レンズの好ましい一態様は、最も物体側から像側へ順に連続して、合焦の際に像面Simに対して固定されている第1レンズ群G1と、合焦の際に光軸Zに沿って移動するフォーカスレンズ群Gfとを含み、上記条件式(1)および(2)を満足する撮像レンズである。
 次に、本開示の撮像レンズの実施例について図面を参照して説明する。なお、各実施例の断面図のレンズに付された参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明および図面の煩雑化を避けるため、実施例ごとに独立して用いている。したがって、異なる実施例の図面において共通の参照符号が付されていても、必ずしも共通の構成ではない。
[実施例1]
 実施例1の撮像レンズの構成の断面図を図2に示す。実施例1の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、フォーカスレンズ群Gfと、後側レンズ群GRとからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gf全体が一体的に像側へ移動し、かつ第1レンズ群G1および後側レンズ群GRは像面Simに対して固定されている。
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、物体側から像側へ順に、レンズL21~L22の2枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L36の6枚のレンズからなる。防振群は、レンズL31とレンズL32とからなる。なお、図2の開口絞りStは大きさおよび形状を示しているのではなく光軸Z方向の位置を示している。
 実施例1の撮像レンズについて、基本レンズデータを表1に、諸元を表2に、可変面間隔を表3に示す。なお、実施例1では、光軸Z上の点を中心とする円形の開口部を有する遮光部材(不図示)を所定の位置に配置して、通過可能な光線の高さを制限している。
 表1は以下のように記載されている。Snの列には、最も物体側の面を第1面とし像側に向かうに従い1つずつ番号を増加させた場合の面番号を示す。Rの列には、各面の曲率半径を示す。Dの列には、各面とその像側に隣接する面との光軸Z上の面間隔を示す。Ndの列には、各構成要素のd線に対する屈折率を示す。νdの列には、各構成要素のd線基準のアッベ数を示す。VigDの列には、上記の遮光部材が配置された面の行に上記開口部の直径を示す。
 表1では、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表1には開口絞りStおよび光学部材PPも示している。開口絞りStに対応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D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、合焦の際の可変面間隔は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Dの欄に記入している。
 表2に、全系の焦点距離f、FナンバーFNo.、最大画角2ω、および最大像高Ymaxを示す。2ωの欄の(°)は単位が度であることを意味する。表2には、無限遠物体に合焦している状態における値を示す。
 表3では、「無限遠」の列に無限遠物体に合焦した状態の可変面間隔の値を示し、「1.5m」の列に物体距離が1.5m(メートル)の物体に合焦した状態の可変面間隔の値を示す。表1、表2、および表3には、d線を基準とした場合の値を示す。
 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(ミリメートル)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できる。また、以下に示す各表では予め定められた桁でまるめた数値を記載している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 図3に、無限遠物体に合焦した状態における実施例1の撮像レンズの各収差図を示す。図3では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差図では、d線、C線、およびF線における収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向のd線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のd線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではd線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、C線、およびF線における収差をそれぞれ長破線、および短破線で示す。球面収差図では「FNo.=」の後にFナンバーの値を示す。その他の収差図では「ω=」の後に最大半画角の値を示す。
 上記の実施例1に関する各データの記号、意味、記載方法、および図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例にお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の撮像レンズの構成の断面図を図4に示す。実施例2の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、フォーカスレンズ群Gfと、後側レンズ群GRとからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gf全体が一体的に像側へ移動し、かつ第1レンズ群G1および後側レンズ群GRは像面Simに対して固定されている。
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、物体側から像側へ順に、レンズL21~L22の2枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L36の6枚のレンズからなる。防振群は、レンズL31とレンズL32とからなる。
 実施例2の撮像レンズについて、基本レンズデータを表4に、諸元を表5に、可変面間隔を表6に、無限遠物体に合焦した状態における各収差図を図5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
[実施例3]
 実施例3の撮像レンズの構成の断面図を図6に示す。実施例3の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、フォーカスレンズ群Gfと、後側レンズ群GRとからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gf全体が一体的に像側へ移動し、かつ第1レンズ群G1および後側レンズ群GRは像面Simに対して固定されている。
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、物体側から像側へ順に、レンズL21~L22の2枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L36の6枚のレンズからなる。防振群は、レンズL31とレンズL32とからなる。
 実施例3の撮像レンズについて、基本レンズデータを表7に、諸元を表8に、可変面間隔を表9に、無限遠物体に合焦した状態における各収差図を図7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
[実施例4]
 実施例4の撮像レンズの構成の断面図を図8に示す。実施例4の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、フォーカスレンズ群Gfと、後側レンズ群GRとからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gf全体が一体的に像側へ移動し、かつ第1レンズ群G1および後側レンズ群GRは像面Simに対して固定されている。
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、物体側から像側へ順に、レンズL21~L22の2枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L36の6枚のレンズからなる。防振群は、レンズL31とレンズL32とからなる。
 実施例4の撮像レンズについて、基本レンズデータを表10に、諸元を表11に、可変面間隔を表12に、非球面係数を表13に、無限遠物体に合焦した状態における各収差図を図9に示す。
 基本レンズデータでは、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13において、Snの行には非球面の面番号を示し、KAおよびAmの行には各非球面についての非球面係数の数値を示す。mは3以上の整数であり、例えば実施例4の第21面ではm=4、6、8、10である。表13の非球面係数の数値の「E±n」(n:整数)は「×10±n」を意味する。KAおよびAmは下式で表される非球面式における非球面係数である。
  Zd=C×h/{1+(1-KA×C×h1/2}+ΣAm×h
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Zに垂直な平面に下ろした垂線の長さ)
h:高さ(光軸Zからレンズ面までの距離)
C:近軸曲率半径の逆数
KA、Am:非球面係数
であり、非球面式のΣはmに関する総和を意味する。非球面係数に関する記号、意味、および記載方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
[実施例5]
 実施例5の撮像レンズの構成の断面図を図10に示す。実施例5の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、フォーカスレンズ群Gfと、後側レンズ群GRとからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gf全体が一体的に像側へ移動し、かつ第1レンズ群G1および後側レンズ群GRは像面Simに対して固定されている。
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、レンズL21の1枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L35の5枚のレンズからなる。防振群は、レンズL31からなる。
 実施例5の撮像レンズについて、基本レンズデータを表14に、諸元を表15に、可変面間隔を表16に、無限遠物体に合焦した状態における各収差図を図11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
[実施例6]
 実施例6の撮像レンズの構成の断面図を図12に示す。実施例6の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、フォーカスレンズ群Gfと、後側レンズ群GRとからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gf全体が一体的に像側へ移動し、かつ第1レンズ群G1および後側レンズ群GRは像面Simに対して固定されている。
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、レンズL21の1枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L36の6枚のレンズからなる。防振群は、レンズL31とレンズL32とからなる。
 実施例6の撮像レンズについて、基本レンズデータを表17に、諸元を表18に、可変面間隔を表19に、無限遠物体に合焦した状態における各収差図を図13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
[実施例7]
 実施例7の撮像レンズの構成の断面図を図14に示す。実施例7の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、フォーカスレンズ群Gfと、後側レンズ群GRとからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gf全体が一体的に像側へ移動し、かつ第1レンズ群G1および後側レンズ群GRは像面Simに対して固定されている。
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、物体側から像側へ順に、レンズL21~L22の2枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L36の6枚のレンズからなる。防振群は、レンズL31とレンズL32とからなる。
 実施例7の撮像レンズについて、基本レンズデータを表20に、諸元を表21に、可変面間隔を表22に、非球面係数を表23に、無限遠物体に合焦した状態における各収差図を図15に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
[実施例8]
 実施例8の撮像レンズの構成の断面図を図16に示す。実施例8の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、第1レンズ群G1と、フォーカスレンズ群Gfと、後側レンズ群GRとからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、フォーカスレンズ群Gf全体が一体的に像側へ移動し、かつ第1レンズ群G1および後側レンズ群GRは像面Simに対して固定されている。
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L15の5枚のレンズと、開口絞りStとからなる。フォーカスレンズ群Gfは、レンズL21の1枚のレンズからなる。後側レンズ群GRは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L36の6枚のレンズからなる。防振群は、レンズL31とレンズL32とからなる。
 実施例8の撮像レンズについて、基本レンズデータを表24に、諸元を表25に、可変面間隔を表26に、非球面係数を表27に、無限遠物体に合焦した状態における各収差図を図17に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 表28に上記実施例の撮像レンズの条件式(1)~(14)の対応値を示す。表28にはd線を基準とした場合の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 次に、本開示の実施形態に係る撮像装置について説明する。図18および図19に本開示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18はカメラ30を正面側から見た斜視図を示し、図19はカメラ30を背面側から見た斜視図を示す。カメラ30は、いわゆるミラーレスタイプのデジタルカメラであり、交換レンズ20を取り外し自在に装着可能である。交換レンズ20は、鏡筒内に収納された本開示の一実施形態に係る撮像レンズ1を含んで構成されている。撮像レンズ1は、被写体の光学像を形成する。
 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、および電源ボタン33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、操作部35、および表示部36が設けられている。表示部36は、使用者の操作に応じて、撮影前の画角内にある被写体のライブビュー画像、シャッターボタン32の押し下げにより撮影された画像、記録されている画像、および各種情報等を表示可能である。
 カメラボディ31の前面中央部には、被写体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。
 カメラ30は、カメラボディ31内に撮像素子38を備える。撮像素子38は、撮像レンズ1によって形成された光学像を撮像し、撮像画像の信号を出力する。撮像素子38としては例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを用いることができる。撮像素子38は、受光した光を電気信号に光電変換する複数の画素が二次元に配列された撮像領域38A(図20および図22参照)を有している。撮像領域38Aは、撮像レンズ1の最大画角に対応する大きさの光学像を撮像可能なサイズを有している。撮像素子38は、その撮像面が撮像レンズ1の像面Simの位置に一致するように配置されている。なお、ここでいう「一致」は実用上許容可能な誤差も含む。上記配置の状態において、撮像領域38Aの全領域で撮像可能な画角の最大値を撮像素子38の最大撮像画角と呼ぶ。
 カメラ30は、カメラボディ31内に、画像処理および出力処理等の各種処理を実行するプロセッサ(不図示)を備える。プロセッサは、撮像素子38から出力された撮像画像の信号を処理する。プロセッサは例えば、画像処理として、画像補正処理の他、複数の撮像画像を合成して合成画像を作成する合成処理を実行する。また、プロセッサは、撮像画像および合成画像に基づいて保存用画像を作成し、作成した保存用画像をメモリカードなどの記録メディアに記録する出力処理を実行する。さらに、プロセッサは、撮像画像および合成画像に基づいて表示用画像を作成し、作成した表示用画像を表示部36に表示する出力処理を実行する。
 また、プロセッサは、撮像素子38の最大撮像画角より狭い画角の画像を作成し、この画像を表示用画像および保存用画像として出力することが可能である。これは、いわゆるデジタルズーム機能であり、デジタルズームによって光学像の一部の拡大像に対応する画像を出力することができる。狭い画角の画像を作成する際には、光学像のうち、比較的収差量の多い高画角の領域を排除して、光軸Zを含む比較的収差量の少ない低画角の領域を用いることが好ましい。しかし、このように領域を選択しても、1枚の撮像画像を用いたデジタルズームのみで得られた拡大像は、撮像画像に比べて解像度が低下してしまうため、高解像の画像を得るには例えば、以下に述べる合成画像とデジタルズームとの組合せを用いることが好ましい。
 まず、合成画像を作成するための合成処理の一例として、いわゆる画素ずらしの技術を用いた合成処理について説明する。画素ずらしは一般に画像の高解像度化を目的とした技術である。画素ずらしの技術は、撮像素子38を撮像レンズ1の光軸Zと直交する方向、すなわち撮像面と平行な方向にシフトさせながら、シフトした複数の位置で撮像を行うことにより複数の撮像画像を取得する技術である。画素ずらしの技術を用いた合成処理は、画素ずらしによって取得した複数の撮像画像を合成することにより、撮像画像の解像度よりも高い解像度の合成画像を得る処理である。画素ずらしの技術を用いた合成処理は、撮像素子38として、赤(R:Red)、緑(G:Green)、青(B:Blue)に対応した画素が配列された撮像領域38Aを有するカラーセンサを用いる場合は、一例として、図20および図21に示すようになる。
 図20に示すように、撮像素子38の撮像領域38Aには、二次元にRGBの複数の画素が配列されている。図20の例は、ベイヤー配列であり、隣接する4つの画素が正方配列された領域において、一方の対角位置に2つのGの画素が、他方の対角位置にBとRの画素が1つずつ配列されている。図20では、撮像領域38Aのうちの一部を示している。
 このように撮像領域38AではRGBの各画素が二次元に配列されているため、各画素の位置ではRGBの3色のうちのいずれか1色の信号しか取得することができない。図20に示す処理は、画素ずらし技術を用いて、各画素の位置においてRGBの3色の信号を取得するための処理である。正確には、図20に示すように、R画素×1、G画素×2およびB画素×1の4つの画素の正方配列に合わせて、撮像素子38を1画素ずつシフトさせることにより、4箇所のシフト位置でそれぞれ撮像画像が取得される。図20において、撮像素子38のシフト量を「1pix」と示し、シフト方向を矢印で示す。
 図20において、一番左側を撮像領域38Aの基準位置とすると、左側から2番目のシフト位置は、基準位置から図において左方向に1画素分シフトした位置である。3番目のシフト位置は、2番目のシフト位置から図において下方向に1画素分シフトした位置である。4番目のシフト位置は、3番目のシフト位置から図において右方向に1画素分シフトした位置である。図20の撮像画像40-1~40-4は、基準位置および各シフト位置を含む4つの位置でそれぞれ撮像された撮像画像である。4つの撮像画像40-1~40-4において同じ位置の4つの画素に着目すると、それぞれ、R画素×1、G画素×2およびB画素×1の4つの画素の組み合わせになっている。これにより、1つの画素の位置において、単色の信号ではなく、RGBの3色を含む正確な色の信号を取得することができる。図20に示す4つの撮像画像40-1~40-4を4枚1組の画像セットST40と呼ぶ。
 図21は、高解像化を目的とした画素ずらしの説明図である。撮像画像の解像度は、撮像領域38A内の画素数によって決まる。図21に示す処理は、撮像素子38を光軸Zと直交する方向に、隣接する画素ピッチの半分である0.5画素ずつシフトさせることにより、4箇所のシフト位置でそれぞれ画像セットST40を取得する処理である。図21において、撮像素子38のシフト量を「0.5pix」と示し、シフト方向を矢印で示す。なお、図21においては、図面の煩雑化を避けるため、撮像領域38Aの図示を省略し、撮像領域38Aの位置を画像セットST40の位置で表している。
 図21において、一番左側を撮像領域38A(画像セットST40で示す)の基準位置とすると、左側から2番目のシフト位置は、基準位置から図において右方向に0.5画素分シフトした位置である。3番目のシフト位置は、2番目のシフト位置から図において上方向に0.5画素分シフトした位置である。4番目のシフト位置は、3番目のシフト位置から図において左方向に0.5画素分シフトした位置である。図21に示す各シフト位置においても、図20に示す画素ずらしが行われることにより、図21に示す画素ずらしを行うことで、4枚の撮像画像40-1~40-4を含む画像セットST40が取得される。図21に示す各シフト位置において取得された4つの画像セットST40は、それぞれ0.5画素ずつシフトした位置で取得された画像のセットである。カメラ30において、プロセッサは、4つの画像セットST40に含まれる合計16枚の撮像画像を用いて合成処理を行うことにより、合成画像42を生成する。合成画像42は、各画像セットST40に含まれる撮像画像の4倍の解像度を有する高精細な画像である。
 一例として図22に、上記の合成画像42とデジタルズームとの組合せの概念図を示す。図22は、主に各画像の概略的な大きさを示している。図22の最左列には撮像素子38の最大撮像画角に対応する撮像領域38Aを示す。図22の左から2番目の列には、撮像素子38により撮像された複数の撮像画像40を示す。複数の撮像画像40は、上記の画素ずらしの技術を用いて得られた16枚の撮像画像40である。カメラ30は、16枚の撮像画像40を合成して合成画像42を作成する。カメラ30は、合成画像42から一部をトリミングすることにより、最大撮像画角よりも狭い画角の合成画像42Aを、保存用画像44として出力する。
 上記の画素ずらしの技術により得られた図22の合成画像42は撮像画像40よりも高い解像度の画像である。このような合成処理を行わずに、1枚の撮像画像を用いたデジタルズームのみで得られた拡大像は、撮像画像40に比べて解像度が低下してしまうが、上記の合成画像42とデジタルズームを組合せることにより、撮像画像40と比べて解像度が低下していない拡大像を使用者に提示することができる。
 図23には、図22の方法とは別の方法で最大撮像画角よりも狭い画角の保存用画像44を出力する例を示す。図22の例と比較すると、図23の例では、カメラ30は、図22の例の複数の撮像画像40の代わりに、複数の撮像画像40Sを取得する。撮像画像40Sは上記の画素ずらしの技術を用いて得られた16枚の撮像画像であるが、撮像素子38の撮像領域38Aの一部の領域38Bで撮像された撮像画像である。したがって、撮像画像40Sは、撮像素子38の最大撮像画角よりも狭い画角の撮像画像である。カメラ30は、複数の撮像画像40Sを合成して、最大撮像画角よりも狭い画角の合成画像42Aを作成し、作成した合成画像42Aを保存用画像44として出力する。図23の方法においても、上記の合成画像42Aとデジタルズームを組合せることにより、撮像画像40Sと比べて解像度が低下していない拡大像を使用者に提示することができる。
 なお、上記例は一例であり、合成画像の作成に用いる撮像画像の枚数、および画素ずらしの技術における撮像素子のシフト量は上記例と異なる値にしてもよい。
 以上、実施形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術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、上記各実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
 また、本開示の実施形態に係る撮像装置についても、上記例に限定されず、例えば、ミラーレスタイプ以外のカメラ、フィルムカメラ、およびビデオカメラ等、種々の態様とすることができる。
 本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (19)

  1.  最も物体側から像側へ順に連続して、合焦の際に像面に対して固定されている第1レンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動するフォーカスレンズ群とを含み、
     最大像高をYmax、
     無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離をf、
     無限遠物体に合焦した状態における前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から全系の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をTLとした場合、
      0.1<Ymax/f<0.26  (1)
      0.4<TL/f<1.1  (2)
    で表される条件式(1)および(2)を満足する撮像レンズ。
  2.  無限遠物体に合焦した状態における最大像高の5割の像高での歪曲収差量をDst5、
     無限遠物体に合焦した状態における最大像高での歪曲収差量をDst10とした場合、
      0.2<|Dst5/Dst10|<0.6  (3)
    で表される条件式(3)を満足する請求項1に記載の撮像レンズ。
  3.  無限遠物体に合焦した状態における像面から射出瞳位置までの光軸上の距離をPe、
     Peの符号は、前記像面より前記射出瞳位置が物体側にあれば正、前記像面より前記射出瞳位置が像側にあれば負とした場合、
      1.5<Pe/Ymax<3  (4)
    で表される条件式(4)を満足する請求項1又は2に記載の撮像レンズ。
  4.  最も像側に負レンズを含み、
     前記負レンズの物体側の面の曲率半径をRf、
     前記負レンズの像側の面の曲率半径をRrとした場合、
      -0.6<(Rf-Rr)/(Rf+Rr)<-0.1  (5)
    で表される条件式(5)を満足する請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  5.  前記負レンズの物体側に前記負レンズに連続して正レンズを含み、
     前記正レンズの像側の面の曲率半径をRprとした場合、
      0.03<(Rpr-Rf)/(Rpr+Rf)<0.4  (6)
    で表される条件式(6)を満足する請求項4に記載の撮像レンズ。
  6.  前記負レンズのd線基準のアッベ数をνnとした場合、
      12<νn<30  (7)
    で表される条件式(7)を満足する請求項4又は5に記載の撮像レンズ。
  7.  前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第1レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をDG1とした場合、
      0.02<DG1/f<0.2  (8)
    で表される条件式(8)を満足する請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  8.  無限遠物体に合焦した状態における最大半画角をω、
     無限遠物体に合焦した状態における最も像側のレンズから像面へ向かう最大像高の主光線と光軸に平行な軸との角度をωiとした場合、
      1.4<tanωi/tanω<3.6  (9)
    で表される条件式(9)を満足する請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  9.  前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の最大有効径をφf、
     全系の最も像側のレンズ面の最大有効径をφrとした場合、
      0.2<φf/φr<1.5  (10)
    で表される条件式(10)を満足する請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  10.  無限遠物体に合焦した状態における空気換算距離でのバックフォーカスをBfとした場合、
      0.4<Bf/Ymax<1.8  (11)
    で表される条件式(11)を満足する請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  11.  前記フォーカスレンズ群は全体として負の屈折力を有する請求項1から10のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  12.  前記フォーカスレンズ群が含むレンズの枚数は2枚以下である請求項11に記載の撮像レンズ。
  13.  前記第1レンズ群の焦点距離をf1とした場合、
      0.25<f1/f<0.5  (12)
    で表される条件式(12)を満足する請求項1から12のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  14.  物体側から像側へ順に、前記第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する前記フォーカスレンズ群と、合焦の際に像面に対して固定されている後側レンズ群とからなり、
     前記後側レンズ群の焦点距離をfRとした場合、
      -0.9<fR/f<-0.1  (13)
    で表される条件式(13)を満足する請求項1から13のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  15.  撮像装置に設けられる前記撮像レンズであって、
     前記撮像装置は、前記撮像レンズによって形成される光学像を撮像する撮像素子を備えており、前記撮像素子の最大撮像画角より狭い画角の画像を出力することが可能な請求項1および3から14のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  16.  撮像装置に設けられる前記撮像レンズであって、
     前記撮像装置は、前記撮像レンズによって形成される光学像を撮像する撮像素子を備えており、前記撮像素子の最大撮像画角より狭い画角の画像を出力することが可能な請求項2に記載の撮像レンズ。
  17.  前記撮像装置は、前記撮像素子によって撮像された複数の画像を合成した合成画像を用いて、前記撮像素子の最大撮像画角より狭い画角の画像を出力することが可能な請求項16に記載の撮像レンズ。
  18.  撮像装置に設けられる前記撮像レンズであって、
     前記撮像装置は、前記撮像レンズによって形成される光学像を撮像する撮像素子を備えており、前記撮像素子によって撮像された複数の画像を合成した合成画像を用いて、前記撮像素子の最大撮像画角より狭い画角の画像を出力することが可能な請求項1から15のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
  19.  請求項1から18のいずれか1項に記載の撮像レンズを備えた撮像装置。
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