WO2013140718A1 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

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WO2013140718A1
WO2013140718A1 PCT/JP2013/001169 JP2013001169W WO2013140718A1 WO 2013140718 A1 WO2013140718 A1 WO 2013140718A1 JP 2013001169 W JP2013001169 W JP 2013001169W WO 2013140718 A1 WO2013140718 A1 WO 2013140718A1
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conditional expression
imaging
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将生 森
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image pickup lens and an image pickup apparatus, and more specifically, an image pickup used for a film camera, a digital still camera, a broadcast camera, a movie camera, etc.
  • the present invention relates to a lens and an imaging apparatus including the imaging lens.
  • imaging lenses for imaging devices such as video cameras and electronic still cameras that use imaging elements such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) as recording media. Proposed.
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • Patent Document 1 achieves sufficient brightness and widening of the angle, but has two moving groups and an aspherical surface, which is disadvantageous in terms of cost. In addition, aberration correction is insufficient and high resolution is not achieved up to the periphery.
  • the lenses described in Patent Documents 2 and 3 are disadvantageous for high resolution because the brightness is about F3, and the aberration correction is insufficient and high performance up to the peripheral edge is not obtained.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, has a bright F number of about F2 in order to achieve high resolution, the curvature of field is corrected from the center of the image height to the peripheral portion, distortion is small, It is an object of the present invention to provide an imaging lens having high performance in which chromatic aberration is well corrected and an imaging apparatus including the imaging lens.
  • the imaging lens of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a diaphragm, and a second lens group, and the second lens group moves on the optical axis to focus each object distance.
  • the first lens group includes, in order from the object side, a positive lens disposed closest to the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconcave negative lens, and a cemented lens including two lenses, a positive lens and a negative lens.
  • the second lens group includes, in order from the object side, a first positive lens that is disposed closest to the object side and has a convex surface facing the image side, a cemented lens that includes two lenses, a positive lens and a negative lens, and the image side And having at least a second positive lens having a convex surface facing the surface, and satisfying the following conditional expression.
  • f1a is the focal length of the positive lens arranged closest to the object side of the first lens group
  • f is the focal length of the entire system at the object at infinity.
  • the negative meniscus lens of the first lens group and the biconcave negative lens are disposed adjacent to each other and satisfy the following conditional expression.
  • ra radius of curvature of the image side surface of the negative meniscus lens
  • rb radius of curvature of the object side surface of the biconcave negative lens
  • Ds distance between the ra surface and the rb surface on the optical axis.
  • ⁇ m is the sum of the Abbe numbers of the negative meniscus lens and the biconcave negative lens of the first lens group.
  • the most image side of the first lens group is a cemented lens including two lenses, a positive lens and a negative lens, in order from the object side, and preferably satisfies the following conditional expression.
  • rc is the radius of curvature of the object side surface of the cemented lens
  • rd is the radius of curvature of the image side surface of the cemented lens
  • f2a is the focal length of the positive lens arranged closest to the object side of the second lens group.
  • ⁇ ip is the sum of Abbe numbers of all positive lenses in the second lens group
  • np is the number of all positive lenses in the second lens group.
  • the most image-side lens in the second lens group is a positive lens and satisfies the following conditional expression.
  • rp is the radius of curvature of the positive lens closest to the image side of the second lens group and rq is the radius of curvature of the positive lens closest to the image side of the second lens group.
  • the most image side of the second lens group is a cemented lens including two lenses of a negative lens and a positive lens in order from the object side.
  • the first lens group has two cemented lenses including two lenses, a positive lens and a negative lens, on the image side of the biconcave negative lens.
  • all cemented lenses in the first lens group are composed of two lenses, a positive lens and a negative lens, in order from the object side, and the cemented surface of at least one cemented lens is concave on the object side.
  • the second lens group has two cemented lenses including two lenses, a positive lens and a negative lens.
  • fr is the focal length of the second lens group.
  • the “junction lens composed of two lenses, a positive lens and a negative lens” may be arranged in any order as long as the order is not specified.
  • the imaging device of the present invention is characterized by including the imaging lens of the present invention described above.
  • the imaging lens of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a diaphragm, and a second lens group, and the second lens group moves on the optical axis to focus each object distance.
  • the first lens group includes, in order from the object side, a positive lens disposed closest to the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconcave negative lens, and a cemented lens including two lenses, a positive lens and a negative lens.
  • the second lens group includes, in order from the object side, a first positive lens that is disposed closest to the object side and has a convex surface facing the image side, a cemented lens that includes two lenses, a positive lens and a negative lens, and the image side
  • a cemented lens that includes two lenses, a positive lens and a negative lens
  • the image side In order to achieve high resolution, it has a bright F number of about F2, and has a peripheral portion from the center of the image height to at least the second positive lens with a convex surface facing Until the field curvature is corrected, Fence, it is possible to chromatic aberration to realize an imaging lens having a satisfactorily corrected high performance.
  • the imaging apparatus of the present invention includes the imaging lens of the present invention, a bright and high-quality image can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a lens configuration of an imaging lens (common to Example 1) according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration example shown in FIG. 1 is the same as the configuration of the imaging lens of Example 1 described later.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side.
  • the imaging lens includes, in order from the object side along the optical axis Z, a first lens group G1 fixed during focusing, an aperture stop St, and a second lens group G2 that moves during focusing.
  • the second lens group G2 is a light beam. By moving on the axis, each object distance is focused.
  • 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.
  • FIG. 1 shows an example in which a parallel plate-like optical member PP that assumes these is arranged between the third lens group G3 and the image plane Sim. Note that the thickness and characteristics of the optical member PP are considered according to the required performance, and the position, thickness, and characteristics are not limited. Further, the optical member PP may not be arranged.
  • the light beam control surface F assuming these is shown as an aperture stop St. And an example in which the second lens group G2 is disposed. Note that the position and aperture diameter of the light flux control surface F are taken into consideration according to the required performance, and the position and aperture diameter are not limited. Further, the light flux control surface F may not be arranged.
  • the first lens group G1 includes a positive lens L11, a negative meniscus lens L12 having a convex surface directed toward the object side, a biconcave negative lens L13, a negative meniscus lens L14 having a convex surface directed toward the object side, and a positive lens L15. And a negative lens L16, and a cemented lens consisting of two lenses, a positive lens L17 and a negative lens L18.
  • distortion is mainly corrected favorably by the positive lens L11 arranged closest to the object side, and the back is mainly backed by the negative meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side and the biconcave negative lens L13.
  • Focusing and coma are corrected, and spherical aberration and color difference are mainly corrected by the cemented lens arranged on the most image side.
  • the second lens group G2 includes, in order from the object side, a positive lens L21 having a convex surface facing the image side, a cemented lens including two lenses, a negative lens L22 and a positive lens L23, a positive lens L24 having a convex surface facing the image side, and a positive lens. It consists of a lens L25.
  • each object distance is focused by moving the second lens group G2 on the optical axis, and high performance is obtained even with respect to object point distance changes from infinity to a short distance of 1 m or less.
  • the distortion in the first lens group G1 In order to satisfactorily correct the distortion in the first lens group G1, it is effective to correct at the position where the light beams that converge at the respective image heights are separated, and if correction is performed on the most object side of the first lens group G1. Good. By disposing a lens whose positive refractive power gradually increases as the image height increases, even if the subsequent negative lens has strong refractive power, it can suppress the divergence and prevent the occurrence of large negative distortion. Can do.
  • conditional expression (1) is a conditional expression for correcting distortion well, and the imaging lens according to the present embodiment is configured to satisfy the following conditional expression (1). If the following conditional expression (1-1) is satisfied, a higher-performance imaging lens can be obtained.
  • conditional expression (1) If the upper limit of the conditional expression (1) is exceeded, the difference in refractive power that contributes to each image height disappears and correction is insufficient. Further, if the refractive power of f1a falls below the lower limit of the conditional expression (1), the correction becomes excessive, and correction is necessary for the subsequent negative lens, so that the degree of freedom in design is reduced and the lens performance is lowered.
  • f1a is the focal length of the positive lens L11 arranged closest to the object side of the first lens group G1
  • f is the focal length of the entire system at the object at infinity.
  • the negative meniscus lens L12 and the biconcave negative lens L13 having a convex surface facing the object side are disposed adjacent to each other, and appropriately refract the peripheral ray in a direction away from the optical axis.
  • the light flux is separated for each image height, and distortion and lower coma are mainly corrected favorably.
  • conditional expressions (2) and (3) are satisfied. If the following conditional expressions (2-1) and (3-1) are satisfied, a higher-performance imaging lens can be obtained.
  • ra radius of curvature of the image side surface of the negative meniscus lens L12
  • rb radius of curvature of the object side surface of the biconcave negative lens L13
  • Ds distance between the ra surface and the rb surface on the optical axis.
  • the negative meniscus lens L12 and the biconcave negative lens L13 in the first lens group G1 are preferably made of a material having a large Abbe number in order to suppress the occurrence of longitudinal chromatic aberration, and satisfy the following conditional expression (4). It is preferable. If the following conditional expression (4-1) is satisfied, a higher-performance imaging lens can be obtained.
  • ⁇ m is the sum of the Abbe numbers of the negative meniscus lens and the biconcave negative lens of the first lens group.
  • the first lens group G1 at least one cemented lens composed of a positive lens and a negative lens is provided on the image side of the biconcave negative lens L13, thereby mainly spherical aberration and axial chromatic aberration. And chromatic aberration of magnification is corrected.
  • On the axis a large positive spherical aberration caused by the diverging of light rays from the lens group on the object side of the cemented lens is corrected to a good spherical aberration by gradually converging the light rays.
  • the axial chromatic aberration can be corrected by forming the achromatic lens by the lens of the part.
  • luminous flux corresponding to each image height is separated by the lens unit on the object side of the cemented lens, so that it is possible to efficiently correct the lateral chromatic aberration.
  • the most image side of the first lens group G1 is a cemented lens including a positive lens L17 and a negative lens L18 in order from the object side, and a shape satisfying the following conditional expression (5) It is preferable that If the following conditional expression (5-1) and further conditional expression (5-2) are satisfied, a higher-performance imaging lens can be obtained.
  • conditional expression (5) If the lower limit of conditional expression (5) is not reached, the positive refracting power on the front and rear surfaces of the cemented lens becomes too strong and has a strong condensing function. Therefore, negative spherical aberration occurs on the axis and higher order coma aberration on the off axis. This makes it difficult to correct aberrations satisfactorily.
  • the second lens group G2 moves for focusing with respect to a change in the object distance, it is not suitable for the first lens group G1 to have a large aberration in order to obtain good performance from infinity to a short distance.
  • the upper limit of conditional expression (5) if the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the condensing function of the cemented lens will weaken, and good correction of spherical aberration and chromatic aberration will not be possible.
  • rc is the radius of curvature of the object side surface of the cemented lens
  • rd is the radius of curvature of the image side surface of the cemented lens
  • the lens when an element such as a CCD is used for the image pickup unit, it is useful to reduce the angle of the incident light on the image plane in order to prevent high resolution and uneven density, and the most object side of the second lens group G2.
  • the positive lens is within the range satisfying the following conditional expression (6). It is preferable to select the refractive index of L21. If the following conditional expression (6-1) and further conditional expression (6-2) are satisfied, a higher-performance imaging lens can be obtained.
  • the refractive index of the positive lens L21 within a range that satisfies the conditional expression (6), it is possible to correct the incident light angle to the image plane to a certain extent while separating the light flux for each image height.
  • f2a is the focal length of the positive lens L21 arranged closest to the object side of the second lens group.
  • the positive lens L21 preferably has a meniscus shape with the convex surface facing the image side.
  • the second lens group G2 includes at least one cemented lens.
  • the following conditional expression (7) is satisfied. If the following conditional expression (7-1) is satisfied, a higher-performance imaging lens can be obtained.
  • conditional expression (7) By selecting the material of the positive lens so as to satisfy the conditional expression (7), it is possible to obtain higher performance in which the variation of the chromatic aberration of magnification is suppressed from infinity to a short distance.
  • conditional expression (7-1) which is a more preferable range, when the value exceeds the upper limit, a material having a low refractive index is frequently used, and correction of curvature of field and off-axis coma becomes difficult.
  • ⁇ ip is the sum of Abbe numbers of all positive lenses in the second lens group G2
  • np is the number of all positive lenses in the second lens group G2.
  • the most image side lens of the second lens group G2 is a positive lens, the incident angle to the image plane can be efficiently controlled. Therefore, the most image side lens of the second lens group G2 is a positive lens. It is preferable that the lens satisfies the following conditional expression (8). If the following conditional expression (8-1) and further conditional expression (8-2) are satisfied, a higher-performance imaging lens can be obtained.
  • the lower limit of the conditional expression (8) If the lower limit of the conditional expression (8) is not reached, the absolute value of the radius of curvature of the image side surface of the positive lens L25 becomes small, and the control of the incident light on the image surface becomes insufficient.
  • the upper limit of conditional expression (8) when the upper limit of conditional expression (8) is exceeded and the image side surface of the positive lens L25 becomes concave, higher-order aberrations are likely to occur due to light rays away from the optical axis.
  • the concave surface is directed to the image surface, the reflected light from the sensor surface and filters is returned to the image surface again, which is likely to cause flare.
  • rp is the radius of curvature of the positive lens closest to the image side of the second lens group and rq is the radius of curvature of the positive lens closest to the image side of the second lens group.
  • the most image side of the second lens group G2 is a cemented lens including two negative lenses and a positive lens in order from the object side.
  • the light beams for each image height are separated while controlling the incident light on the image plane, so that the light can be condensed while finely adjusting various aberrations such as field curvature, lateral chromatic aberration, and coma aberration. So higher performance can be obtained.
  • the first lens group G1 is provided with two cemented lenses including two lenses, a positive lens and a negative lens.
  • correction of axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration can be shared, so that the radius of curvature of each surface can be made relatively large, and the occurrence of higher-order spherical aberration and coma aberration can be suppressed.
  • all the cemented lenses in the first lens group G1 are composed of two lenses, a positive lens and a negative lens in order from the object side, and at least one cemented lens is cemented.
  • the surface is preferably concave on the object side. This makes it possible to increase the angle between the incident light on the joint surface and the normal of the surface at the point where the incident light passes through the joint surface, making it easier to refract the light to the optical axis and correct negative distortion.
  • the degree of freedom increases.
  • the cemented lens preferably has a positive refractive power.
  • the second lens group G2 it is preferable to provide two cemented lenses made up of two lenses, a positive lens and a negative lens. Accordingly, correction of axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration can be shared, so that the radius of curvature of each surface can be made relatively large, and generation of higher-order spherical aberration and coma aberration can be suppressed.
  • the first lens group G1 has a long focal length compared to the focal length of the entire system so as to satisfy the conditional expression (9).
  • the angle at which each light ray enters the second lens group G2 in the central light beam can be reduced, and the variation in spherical aberration that occurs when the second lens G2 is focused can be kept small.
  • the second lens group G2 needs to have a moderate amount of movement for focusing in order to make the entire lens system compact, and preferably satisfies the conditional expression (10). If the following conditional expression (10-1) is satisfied, a higher-performance imaging lens can be obtained.
  • the amount of movement can be kept small.
  • the refractive power of the second lens group G2 becomes strong, the aberration variation during focusing becomes large and good performance cannot be obtained. Further, the sensitivity of the focal point movement with respect to the movement amount is increased, and a high accuracy is required for the moving mechanism of the casing, resulting in an increase in cost. If the upper limit of conditional expression (10) is exceeded, the amount of movement during focusing increases, and the entire system becomes larger, which is not preferable.
  • fr is the focal length of the second lens group.
  • the material disposed closest to the object side specifically, glass is preferably used, or transparent ceramics may be used.
  • a protective multilayer coating is preferably applied.
  • an antireflection coat for reducing ghost light during use may be applied.
  • optical member PP is arranged between the lens system and the image plane Sim, but instead of arranging a low-pass filter, various filters that cut a specific wavelength range, and the like.
  • these various filters may be arranged between the lenses, or a coating having the same action as the various filters may be applied to the lens surface of any lens.
  • FIG. 1 is a sectional view showing the lens configuration of the imaging lens of Example 1
  • FIG. 2 is a sectional view showing the lens configuration of the imaging lens of Example 2
  • FIG. 2 is a sectional view showing the lens configuration of the imaging lens of Example 3.
  • 3 is a sectional view showing the lens configuration of the imaging lens of Example 4
  • FIG. 4 is a sectional view showing the lens configuration of the imaging lens of Example 5
  • FIG. 5 is the lens configuration of the imaging lens of Example 6.
  • 6 is a sectional view showing the lens configuration of the imaging lens of Example 7
  • FIG. 8 is a sectional view showing the lens configuration of the imaging lens of Example 8.
  • the optical member PP is also shown.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side
  • the illustrated aperture stop St and the light flux control surface F are not necessarily the same in size and shape. It does not represent, but indicates a position on the optical axis Z.
  • Table 1 shows basic lens data of the imaging lens of Example 1
  • Table 2 shows data related to the distance between moving surfaces
  • Table 3 shows data related to specifications.
  • Table 4 shows basic lens data of the imaging lens of Example 2
  • Table 5 shows data related to the distance between moving surfaces
  • Table 6 shows data related to specifications.
  • Table 7 shows basic lens data of the imaging lens of Example 3
  • Table 8 shows data related to the distance between moving surfaces
  • Table 9 shows data related to specifications.
  • Table 10 shows basic lens data of the image pickup lens of Example 4
  • Table 11 shows data related to the distance between the moving surfaces
  • Table 12 shows data related to the specifications.
  • Table 13 shows basic lens data of the imaging lens of Example 5
  • Table 14 shows data related to the distance between the moving surfaces
  • Table 15 shows data related to the specifications.
  • Table 16 shows basic lens data of the imaging lens of Example 6
  • Table 17 shows data related to the distance between the moving surfaces
  • Table 18 shows data related to the specifications.
  • Table 19 shows basic lens data of the imaging lens of Example 7
  • Table 20 shows data related to the distance between moving surfaces
  • Table 21 shows data related to specifications.
  • Table 22 shows basic lens data of the imaging lens of Example 8
  • Table 23 shows data related to the distance between the moving surfaces
  • Table 24 shows data related to the specifications.
  • Ri column indicates the radius of curvature of the i-th surface
  • Di column indicates the surface spacing on the optical axis Z between the i-th surface and the (i + 1) -th surface
  • REi column indicates the i-th surface.
  • the aperture diameter (light flux control diameter) of the surface is shown.
  • the Ndi column shows the refractive index for the d-line (wavelength 587.6 nm) of the medium between the i-th surface and the (i + 1) -th surface, and the most object side optical element is the first in the ⁇ dj column.
  • the sign of the radius of curvature is positive when the surface shape is convex on the object side and negative when the surface shape is convex on the image side.
  • the basic lens data includes the aperture stop St, the optical member PP, and the image plane.
  • the phrase (aperture) is written together with the surface number.
  • the surface number column of the surface corresponding to the image surface (*) The symbol is described.
  • the data on the distance between the moving surfaces in Table 2 shows the values of d1 and d2 in the vicinity of INF.
  • the data on the specifications in Table 3 include focal length f ′, F number Fno. And the value of the total angle of view 2 ⁇ .
  • Table 25 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (10) of the imaging lenses of Examples 1 to 8.
  • the d-line is used as a reference wavelength, and the values shown in Table 25 below are at this reference wavelength.
  • FIGS. 9A to 9H show aberration diagrams of the imaging lens of Example 1.
  • FIG. FIGS. 9A to 9D show INF spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration, respectively.
  • FIGS. 9E to 9H show close spherical aberration, astigmatism, and distortion, respectively. , Chromatic aberration of magnification is shown.
  • Each aberration diagram representing spherical aberration, astigmatism, and distortion shows aberrations with the d-line (wavelength 587.6 nm) as the reference wavelength.
  • the aberrations for the d-line (wavelength 587.6 nm), C-line (wavelength 656.3 nm), F-line (wavelength 486.1 nm), and g-line (wavelength 435.8 nm) are shown as solid lines. , Long broken line, short broken line, gray line.
  • the sagittal and tangential aberrations are indicated by a solid line and a broken line, respectively.
  • Fno Of spherical aberration diagram. Means F number, and ⁇ in other aberration diagrams means half angle of view.
  • FIG. 10 shows the INF and the closest lateral aberration diagram of the imaging lens of Example 1.
  • aberrations for the d-line (wavelength 587.6 nm), the C-line (wavelength 656.3 nm), the F-line (wavelength 486.1 nm), and the g-line (wavelength 435.8 nm) are shown as a solid line, a long broken line, Shown with short dashed lines and gray lines.
  • FIG. 11 (A) to (H) show aberration diagrams of the imaging lens of Example 2 and INF and the closest aberration diagrams
  • FIG. 12 shows lateral aberration diagrams
  • FIGS. 13A to 13H show aberration diagrams near the INF of the imaging lens of Example 3, and FIG. 14 shows lateral aberration diagrams.
  • FIGS. 15A to 15H show aberration diagrams in the vicinity of the INF of the imaging lens of Example 4, and FIG. 16 shows lateral aberration diagrams.
  • FIGS. 17A to 17H show aberration diagrams near the INF of the imaging lens of Example 5, and FIG. 18 shows lateral aberration diagrams.
  • FIGS. 19A to 19H show aberration diagrams in the vicinity of INF of the imaging lens of Example 6, and FIG. 20 shows lateral aberration diagrams.
  • FIGS. 21A to 21H show aberration diagrams close to the INF of the imaging lens of Example 7, and FIG. 22 shows lateral aberration diagrams.
  • FIGS. 23A to 23H show aberration diagrams close to the INF of the imaging lens of Example 8, and FIG. 24 shows lateral aberration diagrams.
  • the imaging lenses of Examples 1 to 5, 7, and 8 all satisfy the conditional expressions (1) to (10), and have a bright F number of about F2 in order to achieve high resolution. It can be seen that this is an imaging lens having high performance in which curvature of field is corrected from the center of the image height to the peripheral edge, distortion is small, and chromatic aberration is well corrected.
  • Example 6 is an imaging lens that satisfies all the conditions except for the conditional expression (9) and has sufficiently high performance.
  • imaging lenses of Examples 1 to 8 do not use any aspheric surfaces, they are advantageous in terms of cost.
  • FIG. 25 shows a schematic configuration diagram of an imaging apparatus using the imaging lens of the embodiment of the present invention as an example of the imaging apparatus of the embodiment of the present invention.
  • the imaging device include a video camera and an electronic still camera that use a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS as a recording medium.
  • An imaging apparatus 10 illustrated in FIG. 25 includes an imaging lens 1, a filter 2 disposed on the image side of the imaging lens 1, an imaging element 3 that captures an image of a subject formed by the imaging lens, and the imaging element 3.
  • a signal processing unit 4 that performs arithmetic processing on the output signal
  • a focus control unit 5 for adjusting the focus of the imaging lens 1.
  • the imaging lens 1 includes, in order from the object side, a first lens group G1 fixed during focusing, an aperture stop St, and a second lens group G2 that moves during focusing.
  • FIG. 25 schematically shows each lens group.
  • the image pickup device 3 converts an optical image formed by the image pickup lens 1 into an electric signal, and the image pickup surface thereof is disposed so as to coincide with the image surface of the image pickup lens.
  • a CCD or a CMOS can be used as the imaging element 3.
  • the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made.
  • the values of the radius of curvature, the surface interval, the refractive index, the Abbe number, the aspherical coefficient, etc. of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, and can take other values.

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Abstract

【課題】撮像レンズにおいて、明るいＦナンバーを有し、像高中心から周縁部まで像面湾曲が補正され、歪曲が小さく、色収差が良好に補正された高い性能を有するものとする。 【解決手段】物体側から順に、第１レンズ群（Ｇ１）、絞り（Ｓｔ）、第２レンズ群（Ｇ２）からなり、第２レンズ群（Ｇ２）の移動によりフォーカスを行う撮像レンズにおいて、第１レンズ群（Ｇ１）は、物体側から順に、正レンズ（Ｌ１１）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ（Ｌ１２）、両凹の負レンズ（Ｌ１３）、正レンズ（Ｌ１７）と負レンズ（Ｌ１８）の２枚からなる接合レンズを少なくとも有し、第２レンズ群（Ｇ２）は、物体側から順に、像側に凸面を向けた第１の正レンズ（Ｌ２１）、負レンズ（Ｌ２２）と正レンズ（Ｌ２３）の２枚からなる接合レンズ、像側に凸面を向けた第２の正レンズ（Ｌ２４）を少なくとも有し、下記条件式を満足するものとする。　２．０＜ｆ１ａ／ｆ＜８．０　・・・・・（１）

Description

撮像レンズおよび撮像装置
　本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、フィルムカメラや、デジタルスチールカメラ、放送用カメラ、映画撮影用カメラ等に用いたり、ＦＡ検査機用レンズ、画像読取用レンズ等として用いる撮像レンズおよび該撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。
　ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を記録媒体とするビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮像装置に用いられる撮像レンズとして、２群構成のフォーカスレンズが過去に複数提案されている。
特許第３３３１２２８号明細書 特許第３３５２２５３号明細書 特許第３７３５９０９号明細書 特開２００９－２４４６９９公報 特開２００９－２７６５３６公報
　特許文献１記載のレンズは、十分な明るさと広角化が達成されているが、２つの移動群と非球面を有しコスト的に不利である。また収差補正が不足し周縁部まで高解像化がなされていない。
　また、特許文献２，３記載のレンズは、明るさがＦ３程度で高解像化には不利であり、収差補正も不足して周縁部まで高い性能が得られていない。
　また、特許文献４，５記載のレンズは、高解像に要する明るさには十分達しているが、構成簡易化のため周縁部まで高い性能を得るための収差補正が不足している。さらに、非球面を用いておりコスト的にも不利である。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高解像を達成するためにＦ２程度の明るいＦナンバーを有し、像高中心から周縁部まで像面湾曲が補正され、歪曲が小さく、色収差が良好に補正された高い性能を有する撮像レンズおよび該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。
　本発明の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ群、絞り、第２レンズ群からなり、第２レンズ群が光軸上を移動することにより各物体距離のフォーカスを行う撮像レンズにおいて、第１レンズ群は、物体側から順に、最も物体側に配された正レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凹の負レンズ、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを少なくとも有し、第２レンズ群は、物体側から順に、最も物体側に配され像側に凸面を向けた第１の正レンズ、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズ、像側に凸面を向けた第２の正レンズを少なくとも有し、下記条件式を満足することを特徴とする。
　２．０＜ｆ１ａ／ｆ＜８．０　・・・・・（１）
　ただし、ｆ１ａ：第１レンズ群の最も物体側に配された正レンズの焦点距離、ｆ：無限遠物体における全系の焦点距離、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　２．３＜ｆ１ａ／ｆ＜６．５　・・・・・（１－１）
　また、第１レンズ群の負メニスカスレンズと両凹の負レンズとが隣接して配置され、下記条件式を満足することが好ましい。
　－１．０＜ｒａ／ｒｂ＜－０．１　・・・・・（２）
　０．１＜Ｄｓ／ｆ＜０．６　・・・・・（３）
　ただし、ｒａ：負メニスカスレンズの像側の面の曲率半径、ｒｂ：両凹の負レンズの物体側の面の曲率半径、Ｄｓ：ｒａ面とｒｂ面の光軸上の間隔、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　－０．７５＜ｒａ／ｒｂ＜－０．２　・・・・・（２－１）
　０．１８＜Ｄｓ／ｆ＜０．４５　・・・・・（３－１）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　５０＜Σνｍ／２　・・・・・（４）
　ただし、Σνｍ：第１レンズ群の負メニスカスレンズと両凹の負レンズのアッベ数の和、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　６０＜Σνｍ／２　・・・・・（４－１）
　また、第１レンズ群の最も像側は、物体側から順に正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズであって、下記条件式を満足することが好ましい。
　－０．３＜（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．５　・・・・・（５）
　ただし、ｒｃ：接合レンズの物体側の面の曲率半径、ｒｄ：接合レンズの像側の面の曲率半径、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　０．０≦（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．５　・・・・・（５－１）
　また、下記条件式を満足することがさらに好ましい。
　０．１＜（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．３　・・・・・（５－２）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜８．０　・・・・・（６）
　ただし、ｆ２ａ：第２レンズ群の最も物体側に配された正レンズの焦点距離、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜５．０　・・・・・（６－１）
　また、下記条件式を満足することがさらに好ましい。
　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜３．５　・・・・・（６－２）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　５５＜Σνｉｐ／ｎｐ　・・・・・（７）
　ただし、Σνｉｐ：第２レンズ群中の全ての正レンズのアッベ数の和、ｎｐ：第２レンズ群中の全ての正レンズの数、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　６０＜Σνｉｐ／ｎｐ＜７２　・・・・・（７－１）
　また、第２レンズ群の最も像側のレンズは正レンズであり、下記条件式を満足することがさらに好ましい。
　－０．７＜ｒｐ／ｒｑ＜０．５　・・・・・（８）
　ただし、ｒｐ：第２レンズ群の最も像側にある正レンズの物体側の曲率半径、ｒｑ：第２レンズ群の最も像側にある正レンズの像側の曲率半径、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　－０．４＜ｒｐ／ｒｑ＜０．２　・・・・・（８－１）
　また、下記条件式を満足することがさらに好ましい。
　－０．４＜ｒｐ／ｒｑ≦０．０　・・・・・（８－２）
　また、第２レンズ群の最も像側は、物体側から順に負レンズと正レンズの２枚からなる接合レンズであることが好ましい。
　また、第１レンズ群は、両凹の負レンズの像側において、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを２つ有することが好ましい。
　また、第１レンズ群の全ての接合レンズは、物体側から順に正レンズと負レンズの２枚からなり、少なくとも１つの接合レンズの接合面は、物体側に凹形状であることが好ましい。
　また、第２レンズ群は、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを２つ有することが好ましい。
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　２．０＜｜ｆｆ／ｆ｜　……（９）
　ただし、ｆｆ：第１レンズ群の焦点距離、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　２．０＜ｆｆ／ｆ　……（９－１）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　０．５＜ｆｒ／ｆ＜２．５　……（１０）
　ただし、ｆｒ：前記第２レンズ群の焦点距離、とする。
　この場合、下記条件式を満足することが好ましい。
　０．８＜ｆｒ／ｆ＜１．８　……（１０－１）
　なお、上記撮像レンズにおいて、「正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズ」とは、特に順序を規定していない限りは、正レンズと負レンズの配置の順序は問わない。
　本発明の撮像装置は、上記記載の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。
　本発明の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ群、絞り、第２レンズ群からなり、第２レンズ群が光軸上を移動することにより各物体距離のフォーカスを行う撮像レンズにおいて、第１レンズ群は、物体側から順に、最も物体側に配された正レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凹の負レンズ、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを少なくとも有し、第２レンズ群は、物体側から順に、最も物体側に配され像側に凸面を向けた第１の正レンズ、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズ、像側に凸面を向けた第２の正レンズを少なくとも有し、下記条件式を満足するものとしたので、高解像を達成するためにＦ２程度の明るいＦナンバーを有し、像高中心から周縁部まで像面湾曲が補正され、歪曲が小さく、色収差が良好に補正された高い性能を有する撮像レンズを実現することが可能となる。
　２．０＜ｆ１ａ／ｆ＜８．０　・・・・・（１）
　また、本発明の撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えているため、明るく高画質の映像を得ることができる。
本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例６の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例７の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例８の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図（Ａ～Ｈ） 本発明の実施例１の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図 本発明の実施例２の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図（Ａ～Ｈ） 本発明の実施例２の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図 本発明の実施例３の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図（Ａ～Ｈ） 本発明の実施例３の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図 本発明の実施例４の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図（Ａ～Ｈ） 本発明の実施例４の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図 本発明の実施例５の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図（Ａ～Ｈ） 本発明の実施例５の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図 本発明の実施例６の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図（Ａ～Ｈ） 本発明の実施例６の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図 本発明の実施例７の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図（Ａ～Ｈ） 本発明の実施例７の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図 本発明の実施例８の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図（Ａ～Ｈ） 本発明の実施例８の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図 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は本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１の撮像レンズの構成と共通である。図１においては、左側が物体側、右側が像側である。
　この撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、フォーカシング時固定の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳｔ、フォーカシング時に移動する第２レンズ群Ｇ２からなり、第２レンズ群Ｇ２が光軸上を移動することにより各物体距離のフォーカスを行うものである。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。
　この撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを第３レンズ群Ｇ３と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。なお、光学部材ＰＰの厚さや特性については要求性能により考慮されるものであり、位置や厚さや特性について限定するものではない。また、光学部材ＰＰは配置しなくてもよい。
　また、コマ収差のフレア成分を除去してより高い結像性能を得るために、光束を制御する開口を配置することが好ましいため、図１では、これらを想定した光束制御面Ｆを開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２との間に配置した例を示している。なお、光束制御面Ｆの位置や開口径については要求性能により考慮されるものであり、位置や開口径について限定するものではない。また、光束制御面Ｆは配置しなくてもよい。
　第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正レンズＬ１１、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、両凹の負レンズＬ１３、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４、正レンズＬ１５と負レンズＬ１６の２枚からなる接合レンズ、正レンズＬ１７と負レンズＬ１８の２枚からなる接合レンズからなる。
　この第１レンズ群Ｇ１では、最も物体側に配された正レンズＬ１１により主にディストーションが良好に補正され、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２および両凹の負レンズＬ１３により主にバックフォーカスの確保とコマ収差が補正され、最も像側に配された接合レンズにより主に球面収差と色有差が補正される。
　第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズＬ２１、負レンズＬ２２と正レンズＬ２３の２枚からなる接合レンズ、像側に凸面を向けた正レンズＬ２４、正レンズＬ２５からなる。
　この第２レンズ群Ｇ２では、全体として主にコマ収差と色収差が補正される。また、第２レンズ群Ｇ２が光軸上を移動することにより各物体距離のフォーカスを行い、無限遠から１ｍ以下といった近距離までの物点距離変化に対しても高い性能を得る。
　第１レンズ群Ｇ１において、ディストーションを良好に補正するためには各像高に収束する光束がそれぞれ分離される位置で補正することが効果的で、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側において補正するとよい。像高が増すにつれ正の屈折力が徐々に増加するレンズを配置することで後続の負レンズが強い屈折力を持っても発散性を抑えることができ大きな負のディストーションが発生することを防ぐことができる。
　下記条件式（１）はディストーションを良好に補正するための条件式であり、本実施形態にかかる撮像レンズは、下記条件式（１）を満たすように構成されている。なお、下記条件式（１－１）を満足することで、より高性能な撮像レンズとすることができる。
　この条件式（１）の上限を上回ると各像高に寄与する屈折力差に大きな差がなくなるため補正が不足する。また、条件式（１）の下限を下回りｆ１ａの屈折力が強くなると補正過剰となり、後続する負レンズで補正が必用となるため設計の自由度が低下しレンズ性能の低下を招く。
　２．０＜ｆ１ａ／ｆ＜８．０　・・・・・（１）
　２．３＜ｆ１ａ／ｆ＜６．５　・・・・・（１－１）
　ただし、ｆ１ａ：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に配された正レンズＬ１１の焦点距離、ｆ：無限遠物体における全系の焦点距離、とする。
　また、第１レンズ群Ｇ１において、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２および両凹の負レンズＬ１３は、互いに隣接して配置され、周縁光線を光軸から離れる方向に適度に屈折させる事により各像高に対する光束の分離を図り主にディストーションと下方コマ収差の補正を良好におこなうものである。
　各像高に対応する光束を良好に分離するためには、下記条件式（２）および（３）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（２－１）および（３－１）を満足することで、より高性能な撮像レンズとすることができる。
　両凹の負レンズＬ１３の物体側の面の曲率半径ｒｂが小さくなり条件式（２）の下限を下回ると、負レンズＬ１３に入射する光線とその光線が負レンズＬ１３を通過する点における面法線との角度が大きくなり高次のコマ収差が発生しやすくなる。また、負メニスカスレンズＬ１２の像側の面の曲率半径ｒａが小さくなり条件式（２）の上限を上回ると、負メニスカスレンズＬ１２による発散のパワーが強く成りすぎて、大きな負のディストーションや正の球面収差が発生してしまうため良好な収差補正が困難となる。
　条件式（３）の下限を下回る状態で良好な性能を得ようとすると、ｒａやｒｂの曲率半径が小さくなってしまうので上記の通り好ましくない。また、条件式（３）の上限を上回ると収差補正の精度は高くなるが、レンズ全長の増大を招くので一般的に好ましいと言えない。
　－１．０＜ｒａ／ｒｂ＜－０．１　・・・・・（２）
　０．１＜Ｄｓ／ｆ＜０．６　・・・・・（３）
　－０．７５＜ｒａ／ｒｂ＜－０．２　・・・・・（２－１）
　０．１８＜Ｄｓ／ｆ＜０．４５　・・・・・（３－１）
　ただし、ｒａ：負メニスカスレンズＬ１２の像側の面の曲率半径、ｒｂ：両凹の負レンズＬ１３の物体側の面の曲率半径、Ｄｓ：ｒａ面とｒｂ面の光軸上の間隔、とする。
　また、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１２および両凹の負レンズＬ１３は、軸上色収差の発生を抑えるためにアッベ数の大きな材料を用いることが好ましく、下記条件式（４）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（４－１）を満足することで、より高性能な撮像レンズとすることができる。
　この条件式（４）を外れて分散の大きな材料を用いると、軸上色収差が増大し、特に中心近辺での解像性が低下する。
　５０＜Σνｍ／２　・・・・・（４）
　６０＜Σνｍ／２　・・・・・（４－１）
　ただし、Σνｍ：第１レンズ群の負メニスカスレンズと両凹の負レンズのアッベ数の和、とする。
　また、第１レンズ群Ｇ１において、両凹の負レンズＬ１３の像側には、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを少なくとも１つ有し、これによって主に球面収差と軸上色収差と倍率色収差を補正している。軸上においては接合レンズより物体側のレンズ群で光線が発散することにより生じた大きな正の球面収差を、光線を徐々に集光することによって良好な球面収差への補正を行うとともに、集光部のレンズが色消しレンズを構成することによって軸上色収差を補正することができる。また軸外光線においては接合レンズより物体側のレンズ群で各像高に対応する光束を分離しているので効率的な倍率色収差の補正が可能となる。
　このような補正を良好にするためには、第１レンズ群Ｇ１の最も像側は物体側から順に正レンズＬ１７と負レンズＬ１８とからなる接合レンズとし、下記条件式（５）を満足する形状とすることが好ましい。なお、下記条件式（５－１）、さらに条件式（５－２）を満足することで、より高性能な撮像レンズとすることができる。
　この条件式（５）の下限を下回ると接合レンズ前後面の正屈折力が強くなりすぎて強い集光作用を持つため、軸上では負の球面収差が発生し軸外では高次のコマ収差が発生するため良好な収差補正が困難となる。特に第２レンズ群Ｇ２が物体距離の変動に対しフォーカスのため移動するので、無限遠から近距離まで良好な性能を得るためには第１レンズ群Ｇ１で大きな収差を持つことは適さない。また、条件式（５）の上限を上回ると接合レンズの集光作用が弱まり球面収差や色収差の良好な補正ができない。
　－０．３＜（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．５　・・・・・（５）
　０．０≦（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．５　・・・・・（５－１）
　０．１＜（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．３　・・・・・（５－２）
　ただし、ｒｃ：接合レンズの物体側の面の曲率半径、ｒｄ：接合レンズの像側の面の曲率半径、とする。
　また、撮像部にＣＣＤなどの素子を使用する場合像面への入射光の角度を小さくすることが高い解像性や濃度むらを防ぐために有用であり、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズを正レンズＬ２１とすることで軸外光束を徐々に光軸に近づけ、像面への入射角度を制御することが可能となるため、下記条件式（６）を満足する範囲内で正レンズＬ２１の屈折率を選択することが好ましい。なお、下記条件式（６－１）、さらに条件式（６－２）を満足することで、より高性能な撮像レンズとすることができる。
　この条件式（６）を満足する範囲内で正レンズＬ２１の屈折率を選択することで、各像高に対する光束の分離を図りながら像面への入射光線角度を程度に補正することができる。
　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜８．０　・・・・・（６）
　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜５．０　・・・・・（６－１）
　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜３．５　・・・・・（６－２）
　ただし、ｆ２ａ：第２レンズ群の最も物体側に配された正レンズＬ２１の焦点距離、とする。
　なお、正レンズＬ２１は凸面を像側に向けたメニスカス形状であることが好ましい。これにより、軸外光線に対し光線の入射角と面の法線とのなす角を比較的小さくできるので高次のコマ収差の発生を防ぐことができる。
　また、第２レンズ群Ｇ２には第１レンズ群Ｇ１と同様に接合レンズを配置することで倍率色収差を良好に補正できるので、第２レンズ群Ｇ２には少なくとも１つの接合レンズを備えることが好ましい。また、第２レンズ群Ｇ２がフォーカスする際に起こる倍率色収差の変動を極力抑えるために、特に集光作用を担う正レンズにアッベ数の大きな材料を用いることが好ましい。従って、下記条件式（７）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（７－１）を満足することで、より高性能な撮像レンズとすることができる。
　この条件式（７）を満足するように正レンズの材料を選択することにより無限遠から近距離に渡り倍率色収差の変動を抑えたより高い性能を得ることができる。また、より好ましい範囲である条件式（７－１）において、上限を上回ると屈折率の低い材料を多用する事になり像面湾曲や軸外のコマ収差などの補正が困難になる。
　５５＜Σνｉｐ／ｎｐ　・・・・・（７）
　６０＜Σνｉｐ／ｎｐ＜７２　・・・・・（７－１）
　ただし、Σνｉｐ：第２レンズ群Ｇ２中の全ての正レンズのアッベ数の和、ｎｐ：第２レンズ群Ｇ２中の全ての正レンズの数、とする。
　また、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズを正レンズとすることで像面への入射角を効率的に制御することができるため、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズは正レンズとし、下記条件式（８）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（８－１）、さらに条件式（８－２）を満足することで、より高性能な撮像レンズとすることができる。
　この条件式（８）式の下限を下回ると正レンズＬ２５の像側の面の曲率半径の絶対値が小さく成り、像面への入射光の制御が不足する。また、条件式（８）式の上限を上回り正レンズＬ２５の像側面が凹形状になってしまう場合には、光軸から離れた光線で高次の収差が発生しやすくなる。また像面に対し凹面を向けるためセンサ面やフィルタ類からの反射光を再度像面に戻してしまうためフレアの原因に成りやすい。
　－０．７＜ｒｐ／ｒｑ＜０．５　・・・・・（８）
　－０．４＜ｒｐ／ｒｑ＜０．２　・・・・・（８－１）
　－０．４＜ｒｐ／ｒｑ≦０．０　・・・・・（８－２）
　ただし、ｒｐ：第２レンズ群の最も像側にある正レンズの物体側の曲率半径、ｒｑ：第２レンズ群の最も像側にある正レンズの像側の曲率半径、とする。
　また、第２レンズ群Ｇ２の最も像側は、物体側から順に負レンズと正レンズの２枚からなる接合レンズとすることが好ましい。これにより、像面への入射光を制御しつつ各像高に対するそれぞれの光束が分離されるため、像面湾曲、倍率色収差、コマ収差などの諸収差を微調整しながら集光させることができるのでより高い性能を得ることができる。
　また、第１レンズ群Ｇ１には、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを２つ設けることが好ましい。これにより、軸上色収差と倍率色収差の補正を分担できるので各面の曲率半径を比較的大きくすることが可能となり、高次の球面収差やコマ収差の発生を抑える事ができる。
　また、負のディストーションをより良好に補正するには、第１レンズ群Ｇ１の全ての接合レンズについて、物体側から順に正レンズと負レンズの２枚からなるものとし、少なくとも１つの接合レンズの接合面が、物体側に凹形状であることが好ましい。これにより、接合面への入射光線と入射光線が接合面を通過する点における面の法線との角度を大きくできるため、光線を光軸側に屈折させることが容易になり負のディストーションの補正の自由度が高くなる。また、バックフォーカスの確保や広角化のため接合レンズの前方で大きく発散された光束を徐々に収束させながら収差補正をするためには、接合レンズは正の屈折力を持つことが好ましい。
　また、第２レンズ群Ｇ２においても、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを２つ設けることが好ましい。これにより、軸上色収差や倍率色収差の補正を分担できるので各面の曲率半径を比較的大きくすることが可能となり、高次の球面収差やコマ収差の発生を抑える事ができる。
　また、第１レンズ群Ｇ１は、条件式（９）を満足するように、全系の焦点距離に比して長い焦点距離を持つことが好ましい。これにより中心光束において各光線が第２レンズ群Ｇ２へ入射する角度を小さくすることができ、さらに第２レンズＧ２がフォーカスする際に発生する球面収差の変動を小さく抑えることができる。なお、下記条件式（９－１）を満足することにより、中心光束が第２レンズ群Ｇ２へ発散光として入射することを防ぎ、第２レンズ群Ｇ２の収束作用を補助することができるので、より良好な収差補正が可能となる。
　２．０＜｜ｆｆ／ｆ｜　……（９）
　２．０＜ｆｆ／ｆ　……（９－１）
　ただし、ｆｆ：第１レンズ群の焦点距離、とする。
　また、第２レンズ群Ｇ２は、レンズ全系のコンパクト化のためにフォーカスのために移動する量が適度に抑えられている必要があり、条件式（１０）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（１０－１）を満足することで、より高性能な撮像レンズとすることができる。
　この条件式（１０）の下限を下回ると移動量は小さく抑えられるが、第２レンズ群Ｇ２の屈折力は強くなるためフォーカシングの際の収差変動が大きくなり良好な性能が得られない。また移動量に対する焦点移動の感度が高くなり、筐体の移動機構に高い精度が求められコスト高になる。また、条件式（１０）の上限を上回るとフォーカスの際の移動量が増え、全系が大型化するので好ましくない。
　０．５＜ｆｒ／ｆ＜２．５　……（１０）
　０．８＜ｆｒ／ｆ＜１．８　……（１０－１）
　ただし、ｆｒ：前記第２レンズ群の焦点距離、とする。
　本撮像レンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
　また、本撮像レンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。
　また、図１に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
　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の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図１に、実施例２の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図２に、実施例３の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図３に、実施例４の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図４に、実施例５の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図５に、実施例６の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図６に、実施例７の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図７に、実施例８の撮像レンズのレンズ構成を示す断面図を図８に示す。
　なお、図１～図８においては、光学部材ＰＰも合わせて示しており、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔや光束制御面Ｆ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。
　実施例１の撮像レンズの基本レンズデータを表１に、移動面の間隔に関するデータを表２に、諸元に関するデータを表３に示す。また、実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを表４に、移動面の間隔に関するデータを表５に、諸元に関するデータを表６に示す。また、実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを表７に、移動面の間隔に関するデータを表８に、諸元に関するデータを表９に示す。また、実施例４の撮像レンズの基本レンズデータを表１０に、移動面の間隔に関するデータを表１１に、諸元に関するデータを表１２に示す。また、実施例５の撮像レンズの基本レンズデータを表１３に、移動面の間隔に関するデータを表１４に、諸元に関するデータを表１５に示す。また、実施例６の撮像レンズの基本レンズデータを表１６に、移動面の間隔に関するデータを表１７に、諸元に関するデータを表１８に示す。また、実施例７の撮像レンズの基本レンズデータを表１９に、移動面の間隔に関するデータを表２０に、諸元に関するデータを表２１に示す。また、実施例８の撮像レンズの基本レンズデータを表２２に、移動面の間隔に関するデータを表２３に、諸元に関するデータを表２４に示す。
　以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２～８についても基本的に同様である。
　表１のレンズデータにおいて、Ｓｉの欄には最も物体側の構成要素の面を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の欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示し、ＲＥｉの欄にはｉ番目の面の開口径（光束制御径）を示している。また、Ｎｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には最も物体側の光学要素を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線に対するアッベ数を示している。
　なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ、像面も含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載しており、同様に、像面に相当する面の面番号の欄には面番号とともに（＊）という記号を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、フォーカス時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれｄｎ（ｎ＝１、２）と記載している。
　表２の移動面の間隔に関するデータに、ＩＮＦと至近における、ｄ１、ｄ２の値を示す。
　表３の諸元に関するデータに、焦点距離ｆ´、ＦナンバーＦｎｏ．および全画角２ωの値を示す。
　基本レンズデータ、移動面の間隔に関するデータ、および諸元に関するデータにおいて、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
　実施例１～８の撮像レンズの条件式（１）～（１０）に対応する値を表２５に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表２５に示す値はこの基準波長におけるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
　実施例１の撮像レンズの各収差図を図９（Ａ）～（Ｈ）に示す。図９（Ａ）～（Ｄ）はそれぞれＩＮＦの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図９（Ｅ）～（Ｈ）はそれぞれ至近の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。
　球面収差、非点収差、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および倍率色収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、灰色線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と破線で示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。
　また、実施例１の撮像レンズのＩＮＦと至近の横収差図を図１０に示す。
　横収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、灰色線で示す。
　同様に、実施例２の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図を図１１（Ａ）～（Ｈ）に示し、横収差図を図１２に示す。また、実施例３の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図を図１３（Ａ）～（Ｈ）に示し、横収差図を図１４に示す。また、実施例４の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図を図１５（Ａ）～（Ｈ）に示し、横収差図を図１６に示す。また、実施例５の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図を図１７（Ａ）～（Ｈ）に示し、横収差図を図１８に示す。また、実施例６の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図を図１９（Ａ）～（Ｈ）に示し、横収差図を図２０に示す。また、実施例７の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図を図２１（Ａ）～（Ｈ）に示し、横収差図を図２２に示す。また、実施例８の撮像レンズのＩＮＦと至近の各収差図を図２３（Ａ）～（Ｈ）に示し、横収差図を図２４に示す。
　以上のデータから、実施例１～５、７、８の撮像レンズは全て条件式（１）～（１０）を満たしており、高解像を達成するためにＦ２程度の明るいＦナンバーを有し、像高中心から周縁部まで像面湾曲が補正され、歪曲が小さく、色収差が良好に補正された高い性能を有する撮像レンズであることが分かる。
　また、実施例６についても、条件式（９）以外は全て満たしており、十分高い性能を有する撮像レンズであることが分かる。
　また、実施例１～８の撮像レンズは全て非球面を用いていないため、コスト的にも有利である。
　次に、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２５に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態の撮像レンズを用いた撮像装置の概略構成図を示す。撮像装置としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を記録媒体とするビデオカメラや電子スチルカメラ等を挙げることができる。
　図２５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２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３と、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部４と、撮像レンズ１のフォーカス調整を行うためのフォーカス制御部５とを備える。
　撮像レンズ１は、物体側から順に、フォーカシング時固定の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳｔ、フォーカシング時に移動する第２レンズ群Ｇ２からなる。
　図２５では各レンズ群を概略的に示している。撮像素子３は、撮像レンズ１により形成される光学像を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の像面に一致するように配置される。撮像素子３としては例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。
　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、各レンズ成分の曲率半径、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 (26)

  1. 　物体側から順に、第１レンズ群、絞り、第２レンズ群からなり、該第２レンズ群が光軸上を移動することにより各物体距離のフォーカスを行う撮像レンズにおいて、
    　前記第１レンズ群は、物体側から順に、最も物体側に配された正レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凹の負レンズ、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを少なくとも有し、
    　前記第２レンズ群は、物体側から順に、最も物体側に配され像側に凸面を向けた第１の正レンズ、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズ、像側に凸面を向けた第２の正レンズを少なくとも有し、
    　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする撮像レンズ。
    　２．０＜ｆ１ａ／ｆ＜８．０　・・・・・（１）
    ただし
    　ｆ１ａ：前記第１レンズ群の最も物体側に配された正レンズの焦点距離
    　ｆ：無限遠物体における全系の焦点距離
    とする。
  2. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
    　２．３＜ｆ１ａ／ｆ＜６．５　・・・・・（１－１）
  3. 　前記第１レンズ群の前記負メニスカスレンズと前記両凹の負レンズとが隣接して配置され、
    　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
    　－１．０＜ｒａ／ｒｂ＜－０．１　・・・・・（２）
    　０．１＜Ｄｓ／ｆ＜０．６　・・・・・（３）
    ただし
    　ｒａ：前記負メニスカスレンズの像側の面の曲率半径
    　ｒｂ：前記両凹の負レンズの物体側の面の曲率半径
    　Ｄｓ：前記ｒａ面と前記ｒｂ面の光軸上の間隔
    とする。
  4. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項３記載の撮像レンズ。
    　－０．７５＜ｒａ／ｒｂ＜－０．２　・・・・・（２－１）
    　０．１８＜Ｄｓ／ｆ＜０．４５　・・・・・（３－１）
  5. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    　５０＜Σνｍ／２　・・・・・（４）
    ただし、
    　Σνｍ：前記第１レンズ群の前記負メニスカスレンズと前記両凹の負レンズのアッベ数の和
    とする。
  6. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項５記載の撮像レンズ。
    　６０＜Σνｍ／２　・・・・・（４－１）
  7. 　前記第１レンズ群の最も像側は、物体側から順に正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズであって、
    　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    　－０．３＜（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．５　・・・・・（５）
    ただし、
    　ｒｃ：前記接合レンズの物体側の面の曲率半径
    　ｒｄ：前記接合レンズの像側の面の曲率半径
    とする。
  8. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項７記載の撮像レンズ。
    　０．０≦（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．５　・・・・・（５－１）
  9. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項８記載の撮像レンズ。
    　０．１＜（ｒｃ－ｒｄ）／（ｒｃ＋ｒｄ）＜０．３　・・・・・（５－２）
  10. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜８．０　・・・・・（６）
    ただし、
    　ｆ２ａ：前記第２レンズ群の最も物体側に配された正レンズの焦点距離
    とする。
  11. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１０記載の撮像レンズ。
    　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜５．０　・・・・・（６－１）
  12. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１１記載の撮像レンズ。
    　１．０＜ｆ２ａ／ｆ＜３．５　・・・・・（６－２）
  13. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    　５５＜Σνｉｐ／ｎｐ　・・・・・（７）
    ただし、
    　Σνｉｐ：前記第２レンズ群中の全ての正レンズのアッベ数の和
    　ｎｐ：前記第２レンズ群中の全ての正レンズの数
    とする。
  14. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１３記載の撮像レンズ。
    　６０＜Σνｉｐ／ｎｐ＜７２　・・・・・（７－１）
  15. 　前記第２レンズ群の最も像側のレンズは正レンズであり、
    　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    　－０．７＜ｒｐ／ｒｑ＜０．５　・・・・・（８）
    ただし、
    　ｒｐ：前記第２レンズ群の最も像側にある正レンズの物体側の曲率半径
    　ｒｑ：前記第２レンズ群の最も像側にある正レンズの像側の曲率半径
    とする。
  16. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１５記載の撮像レンズ。
    　－０．４＜ｒｐ／ｒｑ＜０．２　・・・・・（８－１）
  17. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１６記載の撮像レンズ。
    　－０．４＜ｒｐ／ｒｑ≦０．０　・・・・・（８－２）
  18. 　前記第２レンズ群の最も像側は、物体側から順に負レンズと正レンズの２枚からなる接合レンズである
    　ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
  19. 　前記第１レンズ群は、両凹の負レンズの像側において、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを２つ有する
    　ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
  20. 　前記第１レンズ群の全ての接合レンズは、物体側から順に正レンズと負レンズの２枚からなり、
    　少なくとも１つの接合レンズの接合面は、物体側に凹形状である
    　ことを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
  21. 　前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズの２枚からなる接合レンズを２つ有する
    　ことを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
  22. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    　２．０＜｜ｆｆ／ｆ｜　……（９）
    ただし、
    　ｆｆ：前記第１レンズ群の焦点距離
    とする。
  23. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項２２記載の撮像レンズ。
    　２．０＜ｆｆ／ｆ　……（９－１）　
  24. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
    　０．５＜ｆｒ／ｆ＜２．５　……（１０）
    ただし、
    　ｆｒ：前記第２レンズ群の焦点距離
    とする。
  25. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項２４記載の撮像レンズ。
    　０．８＜ｆｒ／ｆ＜１．８　……（１０－１）
  26. 　請求項１から２５のいずれか１項に記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
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