JP7043439B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本開示は、撮像レンズ、および撮像装置に関する。

従来、デジタルカメラ等の撮像装置に適用可能な撮像レンズとして、下記特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載のものが提案されている。これらの文献には、回折光学素子を備えた光学系が記載されている。

特開２０１２－２９９９号公報 特開２０１８－７２６２３号公報 特開２０１８－８７９６５号公報

撮像レンズは焦点距離が長くなるにつれて光学系が大型化および高重量化しやすく、特に、長焦点距離の撮像レンズはその傾向が強い。そこで、より小型化および軽量化をしようとすると、色収差および球面収差が発生してしまい、性能を確保することが難しい。

特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載の光学系においては、回折光学素子の回折面での軸上光線と軸外光線の主光線の高さの差が比較的大きいため、小型化を進めようとすると軸上色収差および倍率色収差の両方を良好に補正することが難しい。

本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、色収差および球面収差を抑えながらも、小型化および軽量化が図られた撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本開示の第１の態様に係る撮像レンズは、物体側から順に、前群と、開口絞りと、後群とからなり、前群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子を含み、正レンズの物体側の面と負レンズの像側の面との間に回折面が設けられており、無限遠物体に合焦した状態における回折面から開口絞りまでの光軸上の距離をＤｄｏｅ、無限遠物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｆ、回折光学素子内の最も物体側の正レンズの物体側の面の曲率半径をＲｐ１、回折光学素子内の最も物体側の正レンズの像側の面の曲率半径をＲｐ２とした場合、下記条件式（１）および（３）を満足する。
０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
０．７＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１－Ｒｐ２）＜５ （３）
本開示の第２の態様に係る撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、開口絞りと、後群とからなり、前群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子を含み、正レンズの物体側の面と負レンズの像側の面との間に回折面が設けられており、後群は、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する合焦レンズ群を含み、合焦レンズ群は１枚の正レンズからなり、無限遠物体に合焦した状態における回折面から開口絞りまでの光軸上の距離をＤｄｏｅ、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とした場合、下記条件式（１）を満足する。
０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
本開示の第３の態様に係る撮像レンズは、物体側から順に、前群と、開口絞りと、後群とからなり、前群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子を含み、正レンズの物体側の面と負レンズの像側の面との間に回折面が設けられており、前群は、物体側から順に、第１部分群と、前群内で最長の光軸上の空気間隔によって第１部分群と隔てられた第２部分群とからなり、第１部分群は２枚の正レンズからなり、回折光学素子は第２部分群に配置され、無限遠物体に合焦した状態における回折面から開口絞りまでの光軸上の距離をＤｄｏｅ、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とした場合、下記条件式（１）を満足する。
０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
本開示の第４の態様に係る撮像レンズは、物体側から順に、前群と、開口絞りと、後群とからなり、前群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子を含み、正レンズの物体側の面と負レンズの像側の面との間に回折面が設けられており、回折光学素子は、物体側から順に配置された正レンズと負レンズとの間に、物体側から順に、第１の樹脂部材と、第１の樹脂部材と接合され第１の樹脂部材と屈折率が異なる第２の樹脂部材とを有し、回折面が、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材との接合面に設けられており、無限遠物体に合焦した状態における回折面から開口絞りまでの光軸上の距離をＤｄｏｅ、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、第１の樹脂部材のｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１、第２の樹脂部材のｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ２とした場合、下記条件式（１）および（４）を満足する。
０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
０．０８＜θｇＦ２－θｇＦ１＜０．３ （４）
以下本項では、上記の第１、第２、第３、および第４の態様に係る撮像レンズを総括して上記態様の撮像レンズという。

上記態様の撮像レンズは、下記条件式（１－１）を満足することがより好ましい。
０．０５＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．０９ （１－１）

上記態様の撮像レンズにおいて、前群は、回折光学素子より物体側に少なくとも１枚の正レンズを含み、上記の少なくとも１枚の正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、回折光学素子より物体側に、下記条件式（２）を満足する正レンズを少なくとも１枚含むことが好ましく、下記条件式（２－１）を満足する正レンズを少なくとも１枚含むことがより好ましい。
２０＜νｐ＜６５ （２）
４０＜νｐ＜５５ （２－１）

上記態様の撮像レンズにおいて、回折光学素子内の最も物体側の正レンズの物体側の面の曲率半径をＲｐ１、回折光学素子内の最も物体側の正レンズの像側の面の曲率半径をＲｐ２とした場合、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。
０．７＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１－Ｒｐ２）＜５ （３）
０．９＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１－Ｒｐ２）＜３ （３－１）

上記態様の撮像レンズにおいて、前群は正の屈折力を有し、後群は、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する合焦レンズ群を含むことが好ましい。合焦レンズ群は１枚の正レンズからなることが好ましい。また、後群は、合焦レンズ群より像側に、像ぶれ補正の際に光軸と交差する方向に移動する防振レンズ群を含むことが好ましい。

上記態様の撮像レンズにおいて、前群は、物体側から順に、第１部分群と、前群内で最長の光軸上の空気間隔によって第１部分群と隔てられた第２部分群とからなり、回折光学素子は第２部分群に配置されていることが好ましい。第１部分群は２枚の正レンズからなることが好ましい。

上記態様の撮像レンズにおいて、回折光学素子内の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数は、回折光学素子内の最も像側の負レンズのｄ線基準のアッベ数より大きいことが好ましい。

上記態様の撮像レンズにおいて、回折光学素子は、物体側から順に配置された上記正レンズと上記負レンズとの間に、物体側から順に、第１の樹脂部材と、第１の樹脂部材と接合され第１の樹脂部材と屈折率が異なる第２の樹脂部材とを有し、回折面は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材との接合面に設けられていることが好ましい。この構成において、第１の樹脂部材のｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１、第２の樹脂部材のｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ２とした場合、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。
０．０８＜θｇＦ２－θｇＦ１＜０．３ （４）
０．１３＜θｇＦ２－θｇＦ１＜０．２ （４－１）

本開示の別の態様に係る撮像装置は、本開示の上記態様に係る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。

なお、本明細書の「物体側から順に、～と、～とを有する」は、連続的および不連続的に構成要素を順に有するものを全て含む。「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。「正の屈折力を有するレンズ」と「正レンズ」とは同義である。「負の屈折力を有するレンズ」と「負レンズ」とは同義である。「～レンズ群」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。

非球面を含むレンズに関する、屈折力の符号、面形状、および曲率半径は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。曲率半径の符号については、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。

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、特に断りが無い限り、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」は輝線であり、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）である。あるレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比θｇＦとは、ｇ線、Ｆ線、およびＣ線に対するそのレンズの屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、およびＮＣとした場合に、θｇＦ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ）で定義される。

本開示によれば、色収差および球面収差を抑えながらも、小型化および軽量化が図られた撮像レンズ、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。

本開示の実施例１の撮像レンズに対応し、本開示の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。 本開示の実施例２の撮像レンズの構成と光束を示す断面図である。 本開示の実施例３の撮像レンズの構成と光束を示す断面図である。 本開示の実施例４の撮像レンズの構成と光束を示す断面図である。 本開示の実施例５の撮像レンズの構成と光束を示す断面図である。 本開示の実施例１の撮像レンズの各収差図である。 本開示の実施例２の撮像レンズの各収差図である。 本開示の実施例３の撮像レンズの各収差図である。 本開示の実施例４の撮像レンズの各収差図である。 本開示の実施例５の撮像レンズの各収差図である。 本開示の実施例１の撮像レンズの構成と光束を示す図である。 回折光学素子の一例を説明するための概念図である。 本開示の一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 本開示の一実施形態に係る撮像装置の背面側の斜視図である。

以下、本開示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、本開示の一実施形態に係る撮像レンズの構成を示す。また、図１１に、図１の撮像レンズの構成および光束を示す。図１１では、「無限遠」と付した上段に無限遠物体に合焦している状態を示し、「最至近」と付した下段に最至近物体に合焦している状態を示し、それぞれの状態における軸上光束２、４および最大画角の光束３、５を示している。図１および図１１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１１では、左側が物体側、右側が像側である。以下では、主に図１を参照しながら説明する。

なお、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、撮像レンズの像側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。各種フィルタとは例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、および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り、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

本開示の撮像レンズは、光軸Ｚに沿って物体側から順に、前群ＧＦと、開口絞りＡｐと、後群ＧＲとからなる。前群ＧＦは、物体側から順に、第１部分群ＧＦ１と、第２部分群ＧＦ２とからなる。第１部分群ＧＦ１と第２部分群ＧＦ２とは、前群ＧＦ内で最長の光軸上の空気間隔によって隔てられている。なお、図１に示す開口絞りＡｐは、形状を示しているのではなく、光軸上の位置を示している。

前群ＧＦは、回折面Ｓｄｏｅを有する回折光学素子ＤＯＥを含む。回折面Ｓｄｏｅは回折作用を有する回折格子が設けられた回折光学面である。本開示の撮像レンズの回折光学素子ＤＯＥは、物体側から順に、正レンズと負レンズとを有し、回折面Ｓｄｏｅは、正レンズの物体側の面と負レンズの像側の面との間に設けられている。物体側から順に正レンズと負レンズとを有する素子を前群ＧＦが含むことによって、球面収差および軸上色収差の補正に有利となる。また、上記位置に回折面Ｓｄｏｅを設けることによって、軸上色収差の補正に有利となる。

回折光学素子ＤＯＥは、例えば、正レンズと負レンズとを接合し、その接合面に回折面Ｓｄｏｅを設けた構成としてもよい。あるいは、回折光学素子ＤＯＥは、正レンズと負レンズとの間に、１つの樹脂部材、もしくは積層された複数の樹脂部材を有し、この樹脂部材の面および／又はレンズ面に回折面Ｓｄｏｅを設けた構成としてもよい。

一例として図１２に、樹脂部材を有する回折光学素子ＤＯＥの一部を拡大した概念図を示す。図１２に示す例の回折光学素子ＤＯＥは、物体側から順に、正レンズＬｐと、第１の樹脂部材Ｃ１と、第２の樹脂部材Ｃ２と、負レンズＬｎとを接合して構成されており、第１の樹脂部材Ｃ１と第２の樹脂部材Ｃ２との接合面に回折面Ｓｄｏｅが設けられている。第１の樹脂部材Ｃ１と第２の樹脂部材Ｃ２とは互いに異なる屈折率を有する材料からなる。図１２では、回折面Ｓｄｏｅの形状、各レンズの形状、および各樹脂部材の形状を模式的に示している。

なお、回折光学素子ＤＯＥは、内部に空気間隔を有し、レンズ又は樹脂部材の空気接触面に回折面Ｓｄｏｅを設けた構成としてもよい。ただし、空気接触面に回折面Ｓｄｏｅを設けた構成に比べ、接合面に回折面Ｓｄｏｅを設けた構成の方が、回折面Ｓｄｏｅにおけるゴーストおよびフレアの発生を抑制する点で有利である。

図１に示す例では第２部分群ＧＦ２の物体側から２番目の接合レンズが回折光学素子ＤＯＥに対応し、この回折光学素子ＤＯＥの最も物体側に正レンズＬｐが配置され、この回折光学素子ＤＯＥの最も像側に負レンズＬｎが配置され、正レンズＬｐと負レンズＬｎとの間に回折面Ｓｄｏｅが設けられている。

本開示の撮像レンズにおける回折面Ｓｄｏｅは、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、回折面Ｓｄｏｅから開口絞りＡｐまでの光軸上の距離をＤｄｏｅとした場合、下記条件式（１）を満足する位置に配置される。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、回折面Ｓｄｏｅを通る光束の径が小さくなりすぎるのを防止でき、回折面Ｓｄｏｅに軸上色収差の補正のための十分な屈折力を与えた場合でも、球面収差の発生を抑制することができる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、回折面Ｓｄｏｅを通る軸上主光線と軸外主光線の高さの差が大きくなりすぎるのを防止でき、軸上色収差と倍率色収差のバランスをとりながら良好に色収差を補正することが容易になる。具体的には例えば、条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、倍率色収差に大きな影響を与えずに軸上色収差を良好に補正することが容易になる。また、条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、回折光学素子ＤＯＥの大径化の抑制および高重量化の抑制に有利となる。なお、下記条件式（１－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
０．０５＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．０９ （１－１）

一般に、撮像レンズは小型化および軽量化を行おうとすると、軸上色収差および球面収差が増加する。特に、長焦点距離化を図った撮像レンズではこのような傾向が強い。増加した軸上色収差および球面収差を補正するためにレンズを追加すると光学系が大型化し重量も増加してしまう。そこで、本開示の撮像レンズでは、前群ＧＦが物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子ＤＯＥを備えることによって球面収差を補正し、条件式（１）を満足するようにこの回折光学素子ＤＯＥを配置することによって、色収差を良好に補正し、これらの収差を抑えながら光学系の小型化および軽量化を行うことを図っている。

前群ＧＦ内における回折光学素子ＤＯＥの位置としては、第２部分群ＧＦ２に回折光学素子ＤＯＥを配置することが好ましい。前群ＧＦ内の像側の部分群内に回折光学素子ＤＯＥを配置することによって、物体側から入射する有害光が回折面Ｓｄｏｅに到達することを抑制することができ、回折面Ｓｄｏｅにおけるゴーストおよびフレアの発生を抑制するのに有利となる。

前群ＧＦは、回折光学素子ＤＯＥより物体側に少なくとも１枚の正レンズを含むことが好ましい。このようにした場合は、回折光学素子ＤＯＥへの入射光束を収束光にすることが容易となり、回折光学素子ＤＯＥの小型化および軽量化に有利となる。

前群ＧＦが回折光学素子ＤＯＥより物体側に少なくとも１枚の正レンズを含む構成において、回折光学素子ＤＯＥより物体側の少なくとも１枚の正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、撮像レンズは、下記条件式（２）を満足する正レンズを回折光学素子ＤＯＥより物体側に少なくとも１枚含むことが好ましい。条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、軸上色収差の２次スペクトルの補正が過剰になるのを防止できる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、軸上色収差の２次スペクトルの補正が容易になる。なお、撮像レンズが、下記条件式（２－１）を満足する正レンズを回折光学素子ＤＯＥより物体側に少なくとも１枚含む場合は、より良好な特性を有することができる。
２０＜νｐ＜６５ （２）
４０＜νｐ＜５５ （２－１）

第１部分群ＧＦ１は２枚の正レンズからなること好ましい。このようにした場合は、レンズの肥大化を抑制しつつ第１部分群ＧＦ１に正の屈折力を持たせることができるので、回折面Ｓｄｏｅを通る光束の径を小さくでき、小型化および軽量化に有利となる。一例として、図１に示す例の第１部分群ＧＦ１は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する２枚の単レンズからなる。

また、回折光学素子ＤＯＥ内の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数は、回折光学素子ＤＯＥ内の最も像側の負レンズのｄ線基準のアッベ数より大きいことが好ましい。このようにした場合は、軸上色収差の補正に有利となる。

また、回折光学素子ＤＯＥ内の最も物体側の正レンズの物体側の面の曲率半径をＲｐ１、回折光学素子ＤＯＥ内の最も物体側の正レンズの像側の面の曲率半径をＲｐ２とした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、球面収差の補正が過剰となるのを抑制できる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、球面収差の補正が不足となるのを抑制できる。仮に、条件式（３）を満足せずに球面収差の補正が過剰あるいは不足した場合に、回折面Ｓｄｏｅでそれを補おうとすると、波長による球面収差の差が大きくなってしまう。なお、下記条件式（３－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．７＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１－Ｒｐ２）＜５ （３）
０．９＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１－Ｒｐ２）＜３ （３－１）

回折光学素子ＤＯＥが、正レンズと負レンズとの間に、互いに屈折率が異なる２種類の樹脂部材を有する場合、この２種類の樹脂部材は互いに接合されており、この接合面に回折面Ｓｄｏｅが設けられているように構成してもよい。このようにした場合は、各樹脂部材の屈折率を適切に設定することによって各波長での回折効率を高めることができる。そして、この２種類の樹脂部材について、回折面Ｓｄｏｅの物体側の樹脂部材のｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１、回折面Ｓｄｏｅの像側の樹脂部材のｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ２とした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）を満足することによって、より短波長側の領域まで高い回折効率を実現することが容易となる。なお、下記条件式（４－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．０８＜θｇＦ２－θｇＦ１＜０．３ （４）
０．１３＜θｇＦ２－θｇＦ１＜０．２ （４－１）

なお、本開示の撮像レンズにおいては、前群ＧＦは正の屈折力を有し、後群ＧＲは合焦の際に光軸Ｚに沿って移動する正の屈折力を有する合焦レンズ群ｆｏｃを含むことが好ましい。撮像レンズが上記合焦レンズ群ｆｏｃを含む場合、後群ＧＲは、合焦レンズ群ｆｏｃより像側に、像ぶれ補正の際に光軸Ｚと交差する方向に移動する防振レンズ群ＯＩＳを含むことが好ましい。

正の屈折力を有する前群ＧＦによって、合焦レンズ群ｆｏｃに入射する光束の径を小さくすることができるので、合焦レンズ群ｆｏｃの小型化および軽量化に有利となる。また、合焦レンズ群ｆｏｃの屈折力の符号を正にすることによって、合焦レンズ群ｆｏｃより像側の光束径を小さくすることが容易となり、撮像レンズの軽量化に有利となる。さらに、正の屈折力を有する合焦レンズ群ｆｏｃより像側に防振レンズ群ＯＩＳを配置することによって、防振レンズ群ＯＩＳの小型化および軽量化が容易となる。

合焦レンズ群ｆｏｃは１枚の正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、合焦レンズ群ｆｏｃの軽量化に有利となる。一例として、図１に示す例の合焦レンズ群ｆｏｃは、後群ＧＲの最も物体側に配置され、物体側に凸面を向けた１枚の正レンズからなり、無限遠物体から最至近物体への合焦の際に物体側へ移動する。図１に示す例では、その他のレンズは合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている。

また、図１に示す例では防振レンズ群ＯＩＳは、後群ＧＲの物体側から３～５番目の３枚のレンズからなり、像ぶれ補正の際に光軸Ｚに垂直な方向に移動する。図１に示す例では、その他のレンズは像ぶれ補正の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている。

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。本開示の撮像レンズによれば、色収差および球面収差を抑えつつ、小型化および軽量化を図ることが可能である。本開示の撮像レンズを、例えば、全画角が１０度以下の望遠レンズに適用した場合には顕著な効果を得ることができる。

次に、本開示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、物体側から順に、前群ＧＦと、開口絞りＡｐと、後群ＧＲとからなる。前群ＧＦは、物体側から順に、第１部分群ＧＦ１と、第２部分群ＧＦ２とからなる。第１部分群ＧＦ１は２枚の正の屈折力を有する単レンズからなる。第２部分群ＧＦ２の物体側から２番目の接合レンズが回折光学素子ＤＯＥに対応する。回折光学素子ＤＯＥは、物体側から順に、正レンズと、２種類の樹脂部材と、負レンズとが接合されて構成されており、この２種類の樹脂部材の接合面に回折面Ｓｄｏｅが設けられている。合焦レンズ群ｆｏｃは、後群ＧＲの最も物体側に配置された１枚の正レンズからなる。防振レンズ群ＯＩＳは、後群ＧＲの物体側から３～５番目に配置された３枚のレンズからなる。以上が実施例１の撮像レンズの概要である。

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、位相差係数を表４に示す。表１において、Ｓｎの欄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し、Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄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。また、Ｎｄの欄には各構成要素のｄ線に対する屈折率を示し、νｄの欄には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示し、θｇＦの欄には各構成要素のｇ線とＦ線間の部分分散比を示す。

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Ａｐおよび光学部材ＰＰも示している。開口絞りＡｐに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ａｐ）という語句を記載している。回折面Ｓｄｏｅに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｄｏｅ）という語句を記載している。表１では合焦の際に間隔が変化する可変面間隔については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、無限遠物体に合焦した状態における撮像レンズの焦点距離ｆ、および最至近物体に合焦した状態における撮像レンズの焦点距離ｆｎｅａｒを示す。また、撮像レンズのＦナンバーＦＮｏ．、および最大全画角２ωの値を示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。

表３に、無限遠物体に合焦した状態、および最至近物体に合焦した状態における撮像レンズの可変面間隔の値をそれぞれ示す。表２および表３では、無限遠物体に合焦した状態における各値を「無限遠」と表記した欄に示し、最至近物体に合焦した状態における各値を「最至近」と表記した欄に示す。実施例１の撮像レンズのデータにおける最至近物体の物体距離は２９５４．６ｍｍ（ミリメートル）である。なお、物体距離は、物体から最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離である。

回折面Ｓｄｏｅの形状は、下式（５）の位相差関数Φ（ｈ）によって決定される。表４に、回折面Ｓｄｏｅの面番号と、回折面Ｓｄｏｅの位相差係数を示す。表４の位相差係数の「Ｅ－ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^－ｎ」を意味する。
Φ（ｈ）＝Ａ２×ｈ^２＋Ａ４×ｈ^４＋Ａ６×ｈ^６＋Ａ８×ｈ^８＋Ａ１０×ｈ^１０ （５）
ただし、
Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０：位相差係数
ｈ：光軸からの高さ
である。

実施例のデータは特に断りが無い限り、ｄ線を基準としている。また、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。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。

図６に、実施例１の撮像レンズの各収差図を示す。図６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６では「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、「最至近」と付した下段に最至近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、および一点鎖線で示す。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、および一点鎖線で示す。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。

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を示す断面図を図２に示す。実施例２の撮像レンズは、実施例１の撮像レンズの概要と同様の構成を有する。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、位相差係数を表８に、各収差図を図７に示す。図７では、上段に無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示し、下段に最至近物体に合焦した状態の各収差図を示す。実施例２の撮像レンズのデータにおける最至近物体の物体距離は２９３９．７ｍｍ（ミリメートル）である。

［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３に示す。実施例３の撮像レンズは、実施例１の撮像レンズの概要と同様の構成を有する。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、位相差係数を表１２に、各収差図を図８に示す。図８では、上段に無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示し、下段に最至近物体に合焦した状態の各収差図を示す。実施例３の撮像レンズのデータにおける最至近物体の物体距離は２９１４．８ｍｍ（ミリメートル）である。

［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４に示す。実施例４の撮像レンズは、実施例１の撮像レンズの概要と同様の構成を有する。実施例４の撮像レンズについて、基本レンズデータを表１３に、諸元を表１４に、可変面間隔を表１５に、位相差係数を表１６に、各収差図を図９に示す。図９では、上段に無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示し、下段に最至近物体に合焦した状態の各収差図を示す。実施例４の撮像レンズのデータにおける最至近物体の物体距離は２８７４．８ｍｍ（ミリメートル）である。

［実施例５］
実施例５の撮像レンズの構成を示す断面図を図５に示す。実施例５の撮像レンズは、最も物体側の接合レンズが回折光学素子ＤＯＥに対応する点以外は、実施例１の撮像レンズの概要と同様の構成を有する。実施例５の撮像レンズについて、基本レンズデータを表１７に、諸元を表１８に、可変面間隔を表１９に、位相差係数を表２０に、各収差図を図１０に示す。図１０では、上段に無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示し、下段に最至近物体に合焦した状態の各収差図を示す。実施例５の撮像レンズのデータにおける最至近物体の物体距離は２８４９．７ｍｍ（ミリメートル）である。

表２１に実施例１～５の撮像レンズの条件式（１）～（４）の対応値を示す。

以上のデータからわかるように、実施例１～５の撮像レンズは、小型化および軽量化が図られており、色収差および球面収差を含む諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。

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１３および図１４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１３はカメラ３０を正面側から見た斜視図を示し、図１４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する。

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。このカメラ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、および位相差係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

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、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、４ 軸上光束
３、５ 最大画角の光束
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
Ａｐ 開口絞り
Ｃ１ 第１の樹脂部材
Ｃ２ 第２の樹脂部材
ＤＯＥ 回折光学素子
Ｄｄｏｅ 回折面から開口絞りまでの光軸上の距離
ｆｏｃ 合焦レンズ群
ＧＦ 前群
ＧＦ１ 第１部分群
ＧＦ２ 第２部分群
ＧＲ 後群
Ｌｎ 負レンズ
Ｌｐ 正レンズ
ＯＩＳ 防振レンズ群
ＰＰ 光学部材
Ｓｄｏｅ 回折面
Ｓｉｍ 像面
Ｚ 光軸

Claims (12)

1. 物体側から順に、前群と、開口絞りと、後群とからなり、
   前記前群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子を含み、
   前記正レンズの物体側の面と前記負レンズの像側の面との間に回折面が設けられており、
   無限遠物体に合焦した状態における前記回折面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｄｏｅ、
   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、
   前記回折光学素子内の最も物体側の正レンズの物体側の面の曲率半径をＲｐ１、
   前記回折光学素子内の最も物体側の正レンズの像側の面の曲率半径をＲｐ２とした場合、
   ０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
   ０．７＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１－Ｒｐ２）＜５ （３）
   で表される条件式（１）および（３）を満足する撮像レンズ。
2. 物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、開口絞りと、後群とからなり、
   前記前群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子を含み、
   前記正レンズの物体側の面と前記負レンズの像側の面との間に回折面が設けられており、
   前記後群は、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する合焦レンズ群を含み、
   前記合焦レンズ群は１枚の正レンズからなり、
   無限遠物体に合焦した状態における前記回折面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｄｏｅ、
   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とした場合、
   ０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
   で表される条件式（１）を満足する撮像レンズ。
3. 物体側から順に、前群と、開口絞りと、後群とからなり、
   前記前群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子を含み、
   前記正レンズの物体側の面と前記負レンズの像側の面との間に回折面が設けられており、
   前記前群は、物体側から順に、第１部分群と、前記前群内で最長の光軸上の空気間隔によって前記第１部分群と隔てられた第２部分群とからなり、
   前記第１部分群は２枚の正レンズからなり、
   前記回折光学素子は前記第２部分群に配置され、
   無限遠物体に合焦した状態における前記回折面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｄｏｅ、
   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とした場合、
   ０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
   で表される条件式（１）を満足する撮像レンズ。
4. 物体側から順に、前群と、開口絞りと、後群とからなり、
   前記前群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを有する回折光学素子を含み、
   前記正レンズの物体側の面と前記負レンズの像側の面との間に回折面が設けられており、
   前記回折光学素子は、物体側から順に配置された前記正レンズと前記負レンズとの間に、物体側から順に、第１の樹脂部材と、前記第１の樹脂部材と接合され前記第１の樹脂部材と屈折率が異なる第２の樹脂部材とを有し、
   前記回折面が、前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材との接合面に設けられており、
   無限遠物体に合焦した状態における前記回折面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｄｏｅ、
   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、
   前記第１の樹脂部材のｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１、
   前記第２の樹脂部材のｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ２とした場合、
   ０．０２＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．１１ （１）
   ０．０８＜θｇＦ２－θｇＦ１＜０．３ （４）
   で表される条件式（１）および（４）を満足する撮像レンズ。
5. 前記前群は、前記回折光学素子より物体側に少なくとも１枚の正レンズを含み、
   前記少なくとも１枚の正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、
   ２０＜νｐ＜６５ （２）
   で表される条件式（２）を満足する正レンズを前記回折光学素子より物体側に少なくとも１枚含む請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
6. 前記後群は、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する合焦レンズ群を含み、
   前記後群は、前記合焦レンズ群より像側に、像ぶれ補正の際に光軸と交差する方向に移動する防振レンズ群を含む請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
7. 前記回折光学素子内の最も物体側の正レンズのｄ線基準のアッベ数は、前記回折光学素子内の最も像側の負レンズのｄ線基準のアッベ数より大きい請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像レンズ。
8. ０．０５＜Ｄｄｏｅ／ｆ＜０．０９ （１－１）
   で表される条件式（１－１）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. ４０＜νｐ＜５５ （２－１）
   で表される条件式（２－１）を満足する正レンズを前記回折光学素子より物体側に少なくとも１枚含む請求項５に記載の撮像レンズ。
10. ０．９＜（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）／（Ｒｐ１－Ｒｐ２）＜３ （３－１）
    で表される条件式（３－１）を満足する請求項１に記載の撮像レンズ。
11. ０．１３＜θｇＦ２－θｇＦ１＜０．２ （４－１）
    で表される条件式（４－１）を満足する請求項４に記載の撮像レンズ。
12. 請求項１から１１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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