JP2022128205A - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型に構成され、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。【解決手段】撮像レンズは、物体側から順に、絞りを含む正の屈折力を有する前群と、後群とからなる。合焦の際に、前群全体が一体的に移動し、後群は像面に対して固定される。後群は、対向する2つの凹面のレンズ面により形成される空気レンズを1つ以上含む。撮像レンズは、全系のバックフォーカスBf、全系の焦点距離f、後群の空気レンズの物体側の面の曲率半径Rrf、後群の空気レンズの像側の面の曲率半径Rrrに関する条件式:0.1<Bf/f<0.9、および-0.7<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.025を満足する。【選択図】図1
Description
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、例えば下記特許文献1、下記特許文献2、および下記特許文献3に記載のレンズ系が知られている。
近年、小型に構成され、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、物体側から像側へ順に、絞りを含む正の屈折力を有する前群と、後群とからなり、合焦の際に、前群全体が一体的に移動し、かつ後群は像面に対して固定され、後群は、対向する2つの凹面のレンズ面により形成される空気レンズを1つ以上含み、無限遠物体に合焦した状態における全系の空気換算距離でのバックフォーカスをBf、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、後群の少なくとも1つの空気レンズの物体側の面の曲率半径をRrf、像側の面の曲率半径をRrrとした場合、下記条件式(1)および(2)を満足する。
0.1<Bf/f<0.9 (1)
-0.7<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.025 (2)
0.1<Bf/f<0.9 (1)
-0.7<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.025 (2)
上記態様の撮像レンズは、下記条件式(1-1)および(2-1)の少なくとも一方を満足することが好ましい。
0.2<Bf/f<0.8 (1-1)
-0.6<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.05 (2-1)
0.2<Bf/f<0.8 (1-1)
-0.6<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.05 (2-1)
前群は、対向する2つの凹面のレンズ面により形成される空気レンズを1つ以上含み、前群の少なくとも1つの空気レンズの物体側の面の曲率半径をRff、像側の面の曲率半径をRfrとした場合、上記態様の撮像レンズは、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。
-0.6<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<0 (3)
-0.5<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<-0.05 (3-1)
-0.6<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<0 (3)
-0.5<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<-0.05 (3-1)
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、後群の焦点距離をfrとした場合、上記態様の撮像レンズは、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<f/fr<0.4 (4)
0<f/fr<0.3 (4-1)
0<f/fr<0.4 (4)
0<f/fr<0.3 (4-1)
前群は、物体側から像側へ順に、第1部分群と、絞りと、第2部分群とからなるように構成してもよく、その際に、第1部分群の焦点距離をf1、第2部分群の焦点距離をf2とした場合、上記態様の撮像レンズは、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。
3.5<f1/f2<16 (5)
4.5<f1/f2<15 (5-1)
3.5<f1/f2<16 (5)
4.5<f1/f2<15 (5-1)
無限遠物体に合焦した状態における前群の最も物体側のレンズ面から後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をTTL、無限遠物体に合焦した状態における開放FナンバーをFNo、最大像高をYmaxとした場合、上記態様の撮像レンズは、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。
5<TTL×FNo/Ymax<8.5 (6)
5.25<TTL×FNo/Ymax<8 (6-1)
5<TTL×FNo/Ymax<8.5 (6)
5.25<TTL×FNo/Ymax<8 (6-1)
無限遠物体に合焦した状態における絞りから後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をStI、無限遠物体に合焦した状態における前群の最も物体側のレンズ面から後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をTTLとした場合、上記態様の撮像レンズは、下記条件式(7)を満足することが好ましい。
0.3<StI/TTL<0.85 (7)
0.3<StI/TTL<0.85 (7)
無限遠物体に合焦した状態における絞りから後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をStI、無限遠物体に合焦した状態における前群の最も像側のレンズ面から後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をDrIとした場合、上記態様の撮像レンズは、下記条件式(8)を満足することが好ましい。
1.4<StI/DrI<2.8 (8)
1.4<StI/DrI<2.8 (8)
絞りより物体側の前群内の全てのレンズのd線に対する屈折率の最小値をNd1minとした場合、上記態様の撮像レンズは、下記条件式(9)を満足することが好ましい。
1.7<Nd1min<2.1 (9)
1.7<Nd1min<2.1 (9)
後群は、1枚以上の正レンズと、1枚以上の負レンズとを含むことが好ましい。
前群の最も物体側のレンズは物体側に凸面を向けており、前群の最も像側のレンズは像側に凸面を向けていることが好ましい。
前群は、1枚以上の正レンズと、1枚以上の負レンズとを含むことが好ましい。
前群は、1枚以上の正レンズと1枚以上の負レンズとが含まれる接合レンズを2つ以上含むことが好ましい。
前群は、絞りより物体側に、像側に凹面を向けたレンズを2枚以上含むことが好ましい。
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、「正の屈折力を有する~群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に「負の屈折力を有する~群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「正の屈折力を有するレンズ」および「正レンズ」は同義である。「負の屈折力を有するレンズ」および「負レンズ」は同義である。「前群」、「後群」、「第1部分群」、および「第2部分群」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。
「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、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、無限遠物体に合焦した状態において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」、「F線」、および「g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)、g線の波長は435.84nm(ナノメートル)として扱う。
本開示によれば、小型に構成され、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。
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の断面図を示す。本明細書では、物体距離(物体から最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離)が無限遠の物体を無限遠物体という。図2に、図1の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。図2では、光束として、軸上光束2および最大像高Ymaxの光束3を示す。図1および図2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および図2では、左側が物体側、右側が像側である。以下では主に図1を参照しながら本開示の一実施形態に係る撮像レンズについて説明する。
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に沿って物体側から像側へ順に、開口絞りStを含む正の屈折力を有する前群Gfと、後群Grとからなる。前群Gfが正の屈折力を有する構成にすることによって、光学系の全長を抑えることが容易となる。
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。前群Gfは、物体側から像側へ順に、第1部分群Gf1と、開口絞りStと、第2部分群Gf2とからなる。第1部分群Gf1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズからなる。第2部分群Gf2は、物体側から像側へ順に、レンズL21~L24の4枚のレンズからなる。後群Grは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L33の3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方向の位置を示している。開口絞りStのこの図示方法は図2においても同様である。
本実施形態の撮像レンズでは、合焦の際に、前群Gf全体がフォーカス群として光軸Zに沿って一体的に移動し、かつ後群Grは像面Simに対して固定される。本明細書では、合焦の際に移動する群を「フォーカス群」という。フォーカス群が移動することによって合焦が行われる。「一体的に移動」とは、同時に同方向に同量移動することを意味する。開口絞りStを含めて前群Gf全体が一体的に移動することによって、合焦に伴う諸収差の変動を抑えることが容易となる。図1の前群Gfの下の左向きの矢印は、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、前群Gfが物体側へ移動するフォーカス群であることを示す。
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。
前群Gfの最も物体側のレンズは物体側に凸面を向けており、前群Gfの最も像側のレンズは像側に凸面を向けていることが好ましい。このようにした場合は、合焦に伴う諸収差の変動を抑えることが容易となる。
前群Gfは、1枚以上の正レンズと、1枚以上の負レンズとを含むことが好ましい。このようにした場合は、合焦に伴う色収差の変動を抑えることに有利となる。
前群Gfは、1枚以上の正レンズと1枚以上の負レンズとが含まれる接合レンズを2つ以上含むことが好ましい。このようにした場合は、合焦に伴う色収差の変動を抑えることが容易となる。
前群Gfは、開口絞りStより物体側に、像側に凹面を向けたレンズを2枚以上含むことが好ましい。このようにした場合は、球面収差および像面湾曲を好適に補正することに有利となる。
後群Grは、1枚以上の正レンズと、1枚以上の負レンズとを含むことが好ましい。このようにした場合は、軸上色収差を好適に補正することに有利となる。
全系の空気換算距離でのバックフォーカスをBf、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。Bfおよび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、開口絞りStの像側に位置するレンズの大径化を抑制することができ、また、画角を確保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、光学系の全長の長大化を抑制することができる。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(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<Bf/f<0.9 (1)
0.2<Bf/f<0.8 (1-1)
0.25<Bf/f<0.7 (1-2)
0.1<Bf/f<0.9 (1)
0.2<Bf/f<0.8 (1-1)
0.25<Bf/f<0.7 (1-2)
後群Grは、対向する2つの凹面のレンズ面により形成される両凸形状の空気レンズを1つ以上含むことが好ましい。本明細書では、対向する2つのレンズ面の間に挟まれた空気間隔を、屈折率が1のレンズとみなし、この空気間隔を空気レンズと称している。後群Grに、両凸形状の空気レンズが存在することによって、光学系全体のペッツバール和を抑えることが容易となる。図1の例では、レンズL32の像側の面とレンズL33の物体側の面とにより両凸形状の空気レンズが形成されている。
後群Grの少なくとも1つの空気レンズの物体側の面の曲率半径をRrf、像側の面の曲率半径をRrr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。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、空気側に射出する軸外光束の射出角が大きくなり過ぎないため、非点収差の補正に有利となる。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、軸外光束の主光線の像面Simへの入射角が大きくなり過ぎないため、周辺光量の低減を抑え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(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。
-0.7<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.025 (2)
-0.6<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.05 (2-1)
-0.5<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.1 (2-2)
-0.7<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.025 (2)
-0.6<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.05 (2-1)
-0.5<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.1 (2-2)
前群Gfは、対向する2つの凹面のレンズ面により形成される両凸形状の空気レンズを1つ以上含むことが好ましい。前群Gfの互いに凹面を向けた2つのレンズ面の作用によって、球面収差および非点収差を好適に補正することが容易となる。また、光学系全体のペッツバール和を抑えることが容易となる。図1の例では、レンズL14の像側の面とレンズL15の物体側の面とにより両凸形状の空気レンズが形成されている。
前群Gfの少なくとも1つの空気レンズの物体側の面の曲率半径をRff、像側の面の曲率半径をRfr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。条件式(3)を満足することによって、空気レンズを形成する一方の面の屈折力が、他方の面の屈折力に対して、強すぎたり、弱すぎたりすることを防ぎ、球面収差および非点収差を好適に補正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(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。
-0.6<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<0 (3)
-0.5<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<-0.05 (3-1)
-0.4<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<-0.1 (3-2)
-0.6<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<0 (3)
-0.5<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<-0.05 (3-1)
-0.4<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<-0.1 (3-2)
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、後群Grの焦点距離をfr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。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、前群Gfの正の屈折力が強くなり過ぎないため、球面収差の抑制に有利となる。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、ペッツバール和が大きくなり過ぎないため、像面湾曲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(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。
0<f/fr<0.4 (4)
0<f/fr<0.3 (4-1)
0<f/fr<0.2 (4-2)
0<f/fr<0.4 (4)
0<f/fr<0.3 (4-1)
0<f/fr<0.2 (4-2)
前群Gfが、物体側から像側へ順に、第1部分群Gf1と、開口絞りStと、第2部分群Gf2とからなる構成において、第1部分群Gf1の焦点距離をf1、第2部分群Gf2の焦点距離をf2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、第1部分群Gf1に対する第2部分群Gf2の屈折力が弱くなり過ぎないため、像面湾曲を抑えることが容易となる。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、第1部分群Gf1に対する第2部分群Gf2の屈折力が強くなり過ぎないため、第2部分群Gf2内で発生する非点収差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(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。
3.5<f1/f2<16 (5)
4.5<f1/f2<15 (5-1)
5<f1/f2<14 (5-2)
3.5<f1/f2<16 (5)
4.5<f1/f2<15 (5-1)
5<f1/f2<14 (5-2)
前群Gfの最も物体側のレンズ面から後群Grの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離とBfとの和をTTL、開放FナンバーをFNo、最大像高をYmax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。Bfは、全系の空気換算距離でのバックフォーカスである。Bf、TTLおよびFNoは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。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、過度な小型化を防止することができるため、諸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、光学系全体の大型化を抑制することができる。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(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。
5<TTL×FNo/Ymax<8.5 (6)
5.25<TTL×FNo/Ymax<8 (6-1)
5.5<TTL×FNo/Ymax<7 (6-2)
5<TTL×FNo/Ymax<8.5 (6)
5.25<TTL×FNo/Ymax<8 (6-1)
5.5<TTL×FNo/Ymax<7 (6-2)
開口絞りStから後群Grの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離とBfとの和をStI、前群Gfの最も物体側のレンズ面から後群Grの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離とBfとの和をTTL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。Bfは、全系の空気換算距離でのバックフォーカスである。Bf、StIおよびTTLは、無限遠物体に合焦した状態における値とする。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、開口絞りStの位置が像面Simに近づき過ぎないため、像面Simに配置される撮像素子に入射する軸外光束の主光線の入射角が大きくなりすぎるのを防止することができる。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、開口絞りStよりも物体側の空間を十分確保できるため、適切な枚数のレンズを配置することができる。これによって、レンズの曲率半径の絶対値を無理に小さくすること無く構成できるため、諸収差を好適に補正することができる。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(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。
0.3<StI/TTL<0.85 (7)
0.4<StI/TTL<0.8 (7-1)
0.5<StI/TTL<0.75 (7-2)
0.3<StI/TTL<0.85 (7)
0.4<StI/TTL<0.8 (7-1)
0.5<StI/TTL<0.75 (7-2)
開口絞りStから後群Grの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離とBfとの和をStI、前群Gfの最も像側のレンズ面から後群Grの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離とBfとの和をDrI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。Bfは、全系の空気換算距離でのバックフォーカスである。Bf、StIおよびDrI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、前群Gfの中での開口絞りStの位置が像側寄りになり過ぎないように構成できるため、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制することができ、これによって、周辺光量の低減の抑制に有利となる。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、前群Gfの中での開口絞りStの位置が物体側寄りになり過ぎないように構成できるため、合焦に伴う非点収差の変動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(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。
1.4<StI/DrI<2.8 (8)
1.5<StI/DrI<2.6 (8-1)
1.6<StI/DrI<2.3 (8-2)
1.4<StI/DrI<2.8 (8)
1.5<StI/DrI<2.6 (8-1)
1.6<StI/DrI<2.3 (8-2)
開口絞りStより物体側の前群Gf内の全てのレンズのd線に対する屈折率の最小値をNd1min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。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、光学系を小型化するのに有利となる。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、球面収差の補正量が過剰になるのを抑制できる。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(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。
1.7<Nd1min<2.1 (9)
1.78<Nd1min<2 (9-1)
1.82<Nd1min<1.9 (9-2)
1.7<Nd1min<2.1 (9)
1.78<Nd1min<2 (9-1)
1.82<Nd1min<1.9 (9-2)
撮像レンズの各群は例えば、以下のように構成することができる。第1部分群Gf1は、3枚の正レンズと3枚の負レンズとからなるように構成することができる。第1部分群Gf1に含まれる正レンズと負レンズとは接合されていてもよい。第1部分群Gf1は、3つの接合レンズからなるように構成してもよい。
第2部分群Gf2は、3枚の正レンズと1枚の負レンズとからなるように構成することができる。第2部分群Gf2は、例えば、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズとが接合されて構成された接合レンズと、2枚の単レンズである正レンズとからなるように構成してもよい。
後群Grは、1枚の正レンズと2枚の負レンズとからなるように構成することができる。後群Grは、例えば、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズとが接合されて構成された接合レンズと、負レンズとからなるように構成してもよい。
上記構成および図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。また、開口絞りStは、前群Gfの最も物体側に配置されていてもよく、もしくは、前群Gfの最も像側に配置されていてもよい。
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、物体側から像側へ順に、開口絞りStを含む正の屈折力を有する前群Gfと、後群Grとからなり、合焦の際に、前群Gf全体が一体的に移動し、かつ後群Grは像面Simに対して固定され、後群Grは、対向する2つの凹面のレンズ面により形成される空気レンズを1つ以上含み、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は図1に示しており、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する前群Gfと、正の屈折力を有する後群Grとからなる。前群Gfは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1部分群Gf1と、開口絞りStと、正の屈折力を有する第2部分群Gf2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、前群Gf全体が一体的に物体側へ移動し、かつ後群Grは像面Simに対して固定される。
実施例1の撮像レンズの構成の断面図は図1に示しており、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1の撮像レンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する前群Gfと、正の屈折力を有する後群Grとからなる。前群Gfは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1部分群Gf1と、開口絞りStと、正の屈折力を有する第2部分群Gf2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、前群Gf全体が一体的に物体側へ移動し、かつ後群Grは像面Simに対して固定される。
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、非球面係数を表4に示す。
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。
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、全系の空気換算距離でのバックフォーカスBf、開放FナンバーFNo.、最大全画角2ω、および、最大像高Ymaxを示す。条件式のFNoと諸元の表のFNo.、および後述の収差図のFNo.は同じものである。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」の行に無限遠物体に合焦した状態の可変面間隔を示し、その下の行に、至近距離物体の物体距離と、その至近距離物体に合焦した状態の可変面間隔を示す。例えば、表3では、至近距離物体の物体距離は0.212m(メートル)である。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。
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4において、Snの行には非球面の面番号を示し、KAおよびAm(m=3、4、5、・・・12)の行には各非球面についての非球面係数の数値を示す。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。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×h2/{1+(1-KA×C2×h2)1/2}+ΣAm×hm
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。
Zd=C×h2/{1+(1-KA×C2×h2)1/2}+ΣAm×hm
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。
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。
図3に、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。図3では「距離:無限遠」と付した上段に無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示し、「距離:0.212m」と付した下段に物体距離が0.212m(メートル)の物体に合焦した状態の各収差図を示す。球面収差図では、d線、C線、F線、およびg線における収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および二点鎖線で示す。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、F線、およびg線における収差をそれぞれ長破線、短破線、および二点鎖線で示す。球面収差図では「FNo.=」の後に開放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、光軸Zに沿って物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する前群Gfと、正の屈折力を有する後群Grとからなる。前群Gfは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1部分群Gf1と、開口絞りStと、正の屈折力を有する第2部分群Gf2とからなる。第1部分群Gf1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズからなる。第2部分群Gf2は、物体側から像側へ順に、レンズL21~L24の4枚のレンズからなる。後群Grは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L33の3枚のレンズからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、前群Gf全体が一体的に物体側へ移動し、かつ後群Grは像面Simに対して固定される。
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、光軸Zに沿って物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する前群Gfと、正の屈折力を有する後群Grとからなる。前群Gfは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1部分群Gf1と、開口絞りStと、正の屈折力を有する第2部分群Gf2とからなる。第1部分群Gf1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズからなる。第2部分群Gf2は、物体側から像側へ順に、レンズL21~L24の4枚のレンズからなる。後群Grは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L33の3枚のレンズからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、前群Gf全体が一体的に物体側へ移動し、かつ後群Grは像面Simに対して固定される。
実施例2の撮像レンズについて、基本レンズデータを表5に、諸元を表6に、可変面間隔を表7に、非球面係数を表8に、各収差図を図5に示す。
[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、光軸Zに沿って物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する前群Gfと、正の屈折力を有する後群Grとからなる。前群Gfは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1部分群Gf1と、開口絞りStと、正の屈折力を有する第2部分群Gf2とからなる。第1部分群Gf1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズからなる。第2部分群Gf2は、物体側から像側へ順に、レンズL21~L24の4枚のレンズからなる。後群Grは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L33の3枚のレンズからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、前群Gf全体が一体的に物体側へ移動し、かつ後群Grは像面Simに対して固定される。
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、光軸Zに沿って物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する前群Gfと、正の屈折力を有する後群Grとからなる。前群Gfは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1部分群Gf1と、開口絞りStと、正の屈折力を有する第2部分群Gf2とからなる。第1部分群Gf1は、物体側から像側へ順に、レンズL11~L16の6枚のレンズからなる。第2部分群Gf2は、物体側から像側へ順に、レンズL21~L24の4枚のレンズからなる。後群Grは、物体側から像側へ順に、レンズL31~L33の3枚のレンズからなる。無限遠物体から至近距離物体への合焦の際に、前群Gf全体が一体的に物体側へ移動し、かつ後群Grは像面Simに対して固定される。
実施例3の撮像レンズについて、基本レンズデータを表9に、諸元を表10に、可変面間隔を表11に、非球面係数を表12に、各収差図を図7に示す。
表13に上記実施例の撮像レンズの条件式(1)~(9)の対応値を示す。表13にはd線を基準とした場合の値を示す。
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8および図9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8はカメラ30を正面側から見た斜視図を示し、図9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。
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、撮像された画像および撮像される前の画角内にある画像を表示可能である。
カメラボディ31の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント37が設けられ、マウント37を介して交換レンズ20がカメラボディ31に装着される。
カメラボディ31内には、交換レンズ20によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。カメラ30では、シャッターボタン32を押すことにより静止画又は動画の撮影が可能であり、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。
以上、実施形態および実施例を挙げて本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。
1 撮像レンズ
2 軸上光束
3 最大像高の光束
20 交換レンズ
30 カメラ
31 カメラボディ
32 シャッターボタン
33 電源ボタン
34、35 操作部
36 表示部
37 マウント
Gf 前群
Gf1 第1部分群
Gf2 第2部分群
Gr 後群
L11~L33 レンズ
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
Ymax 最大像高
Z 光軸
2 軸上光束
3 最大像高の光束
20 交換レンズ
30 カメラ
31 カメラボディ
32 シャッターボタン
33 電源ボタン
34、35 操作部
36 表示部
37 マウント
Gf 前群
Gf1 第1部分群
Gf2 第2部分群
Gr 後群
L11~L33 レンズ
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
Ymax 最大像高
Z 光軸
Claims (20)
- 物体側から像側へ順に、絞りを含む正の屈折力を有する前群と、後群とからなり、
合焦の際に、前記前群全体が一体的に移動し、かつ前記後群は像面に対して固定され、
前記後群は、対向する2つの凹面のレンズ面により形成される空気レンズを1つ以上含み、
無限遠物体に合焦した状態における全系の空気換算距離でのバックフォーカスをBf、
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、
前記後群の少なくとも1つの前記空気レンズの物体側の面の曲率半径をRrf、像側の面の曲率半径をRrrとした場合、
0.1<Bf/f<0.9 (1)
-0.7<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.025 (2)
で表される条件式(1)および(2)を満足する撮像レンズ。 - 前記前群は、対向する2つの凹面のレンズ面により形成される空気レンズを1つ以上含み、
前記前群の少なくとも1つの前記空気レンズの物体側の面の曲率半径をRff、像側の面の曲率半径をRfrとした場合、
-0.6<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<0 (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。 - 前記後群の焦点距離をfrとした場合、
0<f/fr<0.4 (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。 - 前記前群は、物体側から像側へ順に、第1部分群と、前記絞りと、第2部分群とからなり、
前記第1部分群の焦点距離をf1、
前記第2部分群の焦点距離をf2とした場合、
3.5<f1/f2<16 (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。 - 無限遠物体に合焦した状態における前記前群の最も物体側のレンズ面から前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をTTL、
無限遠物体に合焦した状態における開放FナンバーをFNo、
最大像高をYmaxとした場合、
5<TTL×FNo/Ymax<8.5 (6)
で表される条件式(6)を満足する請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像レンズ。 - 無限遠物体に合焦した状態における前記絞りから前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をStI、
無限遠物体に合焦した状態における前記前群の最も物体側のレンズ面から前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をTTLとした場合、
0.3<StI/TTL<0.85 (7)
で表される条件式(7)を満足する請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像レンズ。 - 無限遠物体に合焦した状態における前記絞りから前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をStI、
無限遠物体に合焦した状態における前記前群の最も像側のレンズ面から前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と、Bfとの和をDrIとした場合、
1.4<StI/DrI<2.8 (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。 - 前記絞りより物体側の前記前群内の全てのレンズのd線に対する屈折率の最小値をNd1minとした場合、
1.7<Nd1min<2.1 (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。 - 前記後群は、1枚以上の正レンズと、1枚以上の負レンズとを含む請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
- 前記前群の最も物体側のレンズは物体側に凸面を向けており、
前記前群の最も像側のレンズは像側に凸面を向けている請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像レンズ。 - 前記前群は、1枚以上の正レンズと、1枚以上の負レンズとを含む請求項1から10のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
- 前記前群は、1枚以上の正レンズと1枚以上の負レンズとが含まれる接合レンズを2つ以上含む請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
- 前記前群は、前記絞りより物体側に、像側に凹面を向けたレンズを2枚以上含む請求項1から12のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
- 0.2<Bf/f<0.8 (1-1)
で表される条件式(1-1)を満足する請求項1に記載の撮像レンズ。 - -0.6<(Rrf+Rrr)/(Rrf-Rrr)<-0.05 (2-1)
で表される条件式(2-1)を満足する請求項1に記載の撮像レンズ。 - -0.5<(Rff+Rfr)/(Rff-Rfr)<-0.05 (3-1)
で表される条件式(3-1)を満足する請求項2に記載の撮像レンズ。 - 0<f/fr<0.3 (4-1)
で表される条件式(4-1)を満足する請求項3に記載の撮像レンズ。 - 4.5<f1/f2<15 (5-1)
で表される条件式(5-1)を満足する請求項4に記載の撮像レンズ。 - 5.25<TTL×FNo/Ymax<8 (6-1)
で表される条件式(6-1)を満足する請求項5に記載の撮像レンズ。 - 請求項1から19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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