JP2009210910A - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レンズ全長の短い鏡筒構造で、コンパクト性、携帯性及び光学性能に優れた撮像レンズを提供する。
【解決手段】本発明は、無限遠合焦から近接合焦にするとき、像面側から物体側へ移動する正の屈折力を持つ第1レンズ群GR1と、像面に対して固定された負の屈折力を持つ第2レンズ群GR2とによって構成され、第1レンズ群GR1は、最も物体側で像側に強い凹面を向けた負の第1レンズL1を含み、第2レンズ群GR2は、像側に強い凹面を向けている正負2枚のレンズが接合された負レンズL6,L7によって構成され、fiをレンズ全系の無限遠合焦時の焦点距離、f1を第1レンズ群GR1の焦点距離、bfをレンズ全系のバックフォーカス、Rf2を第1レンズ群GR1の最も物体側のレンズにおける像側の面の曲率半径、Rr2を第2レンズ群GR2の最も像側の面の曲率半径として、0.7＜f1/fi＜0.9、1.0＜bf/fi＜1.4、0.5＜Rf2/Rr2＜1を満たすようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズ及び撮像装置に関し、例えばレンズ交換式のカメラやデジタルスチルカメラに用いられるマクロレンズに適用して好適なものである。

従来、マクロレンズは被写体と極めて近い位置でクローズアップ撮影することができると共に、通常レンズと同様に無限遠についても撮影することができる万能レンズであり、一般的に最近接距離から無限遠まで良好に収差補正がなされていることが望まれている。

この要望に応えるため、少なくとも２つのレンズ群を合焦のために独立して移動させる所謂フローティング機構を採用しているものが多く、それにより無限遠撮影から等倍撮影まで広範囲な撮影領域を実現したマクロレンズが提供されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。一方、前レンズ群がレトロフォーカス型のマクロレンズも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開昭62-195617号公報 特開昭63-247713号公報 特開2005-189727公報

また、近年では、３５ｍｍフィルムのイメージサイズだけでなく、それよりもサイズの小さいＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の撮像素子が用いられたデジタルスチルカメラが利用されている。

この場合デジタルスチルカメラでは、小さなＣＣＤ等の撮像素子が用いられているため、３５ｍｍフィルムと同じ画角を得るためにはレンズの焦点距離を短くする必要があるものの、カメラ本体の構成及びサイズが同じであれば、焦点距離を短くしたとしても、それとは相対的に従前と同じ長いバックフォーカスが必要となる。

しかしフローティング機構を採用しているマクロレンズは、多くの場合に、レンズエレメントが前後対称に配列された所謂ガウスタイプを基にしているため、バックフォーカスに対して焦点距離が短くなっていない。

またデジタルスチルカメラに関しては、より一層の小型化が要求されており、２つ以上のレンズ群を移動させるフローティング方式では、各レンズ群の移動軌跡をカムで規定する必要があり、構造が複雑になるため、小型軽量化に対して十分とはいえない。

ところで、上述した引用文献１及び引用文献２に開示されているマクロレンズは、フローティング方式を採用しているが、レンズ群の移動量が大きくなるとレンズ全長が増大してしまうという問題がある。

一般的に焦点距離を短くするためにレトロフォーカス型を採用することが多いものの、上述した引用文献３に開示されたレトロフォーカス型のマクロレンズでは、焦点距離に対してバックフォーカスが十分長くなっておらず、イメージサイズの小さい撮像素子に対して十分に長いバックフォーカスを得るには焦点距離を長くせざるを得ず、そうすると十分な画角が得られないという問題があった。

さらに引用文献１乃至引用文献３に開示された２つ以上のレンズ群を移動させるフローティング方式のマクロレンズでは、各レンズ群の移動軌跡をカムで規定しなければならない関係上、その構造が複雑になるため十分な小型軽量化を図ることは困難であるという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、物体側に近い前レンズ群の繰り出し量を減らしたレンズ全長の短い鏡筒構造でなり、コンパクト性、携帯性及び光学性能に優れた撮像レンズ及びその撮像レンズを用いた撮像装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、無限遠合焦から近接合焦にするとき、像面側から物体側へ移動する正の屈折力を持つ第１レンズ群と、像面に対して固定された負の屈折力を持つ第２レンズ群とによって構成された撮像レンズであって、第１レンズ群は、最も物体側で像側に強い凹面を向けた負の第１レンズを含み、第２レンズ群は、像側に強い凹面を向けている１枚の負レンズ、もしくは正負２枚のレンズが接合された負レンズによって構成され、ｆｉをレンズ全系の無限遠合焦時の焦点距離、ｆ１を第１レンズ群の焦点距離、ｂｆをレンズ全系のバックフォーカス、Ｒｆ２を第１レンズ群の最も物体側のレンズにおける像側の面の曲率半径、Ｒｒ２を第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径として、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満たすようにする。
（１）０．７＜ｆ１／ｆｉ＜０．９
（２）１．０＜ｂｆ／ｆｉ＜１．４
（３）０．５＜Ｒｆ２／Ｒｒ２＜１

この撮像レンズでは、条件式（１）が前群である第１レンズ群の繰り出し量をコントロールするために、後群である第２レンズ群の横倍率を規定するものであり、下限を超えると第１レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、バックフォーカスが十分に確保できなくなると共に、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなり、近接領域での結像性能が悪化する一方、上限を超えると第１レンズ群の繰り出し量が大きくなり、鏡筒の小型化が困難になる。

また撮像レンズでは、条件式（２）が焦点距離に対するバックフォーカスの量を規定するものであり、下限を超えると、レンズ全系の無限合焦時の焦点距離が長くなってしまうと共に、近接合焦時における第１レンズ群の繰り出し量が多くなって小型化が困難になる一方、上限を超えると、第１レンズ群における負の第１レンズの屈折力が強くなって、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなり、近接領域での結像性能が悪化する。

さらに撮像レンズでは、条件式（３）が第１レンズ群における最も物体側に位置する負の第１レンズの像側の面の曲率半径と、第２レンズ群における最も像側の面の曲率半径との比を規定するものであり、下限を超えると、第１レンズ群における負の第１レンズの屈折力が強くなり、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなる一方、上限を超えると第２レンズ群における最も像側の面による像面湾曲の補正が弱くなり、近接被写体合焦時に正の像面湾曲が強くなる。

従って撮像レンズは、第１レンズ群だけを動かし、第２レンズ群を固定するというような単純化した鏡筒構造を採用することにより、コンパクト性及び携帯性を向上することができると共に、条件式（１）乃至条件式（３）を満たすことにより、バックフォーカスに比較して相対的に短い焦点距離を持ち、無限遠から等倍までの広範囲な撮影距離に対して優れた光学性能を持ちながら、第１レンズ群の繰り出し量を減らしてレンズ全長を短くすることができる。

また本発明においては、撮像レンズと、当該撮像レンズによって形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子とを具えた撮像装置であって、撮像レンズは、無限遠合焦から近接合焦にするとき、像面側から物体側へ移動する正の屈折力を持つ第１レンズ群と、像面に対して固定された負の屈折力を持つ第２レンズ群とによって構成され、第１レンズ群は、最も物体側で像側に強い凹面を向けた負の第１レンズを含み、第２レンズ群は、像側に強い凹面を向けている１枚の負レンズ、もしくは正負２枚のレンズが接合された負レンズによって構成され、ｆｉをレンズ全系の無限遠合焦時の焦点距離、ｆ１を第１レンズ群の焦点距離、ｂｆをレンズ全系のバックフォーカス、Ｒｆ２を第１レンズ群の最も物体側のレンズにおける像側の面の曲率半径、Ｒｒ２を第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径として、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満たすようにする。
（１）０．７＜ｆ１／ｆｉ＜０．９
（２）１．０＜ｂｆ／ｆｉ＜１．４
（３）０．５＜Ｒｆ２／Ｒｒ２＜１

この撮像装置の撮像レンズでは、条件式（１）が前群である第１レンズ群の繰り出し量をコントロールするために、後群である第２レンズ群の横倍率を規定するものであり、下限を超えると第１レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、バックフォーカスが十分に確保できなくなると共に、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなり、近接領域での結像性能が悪化する一方、上限を超えると第１レンズ群の繰り出し量が大きくなり、鏡筒の小型化が困難になる。

また撮像装置の撮像レンズでは、条件式（２）が焦点距離に対するバックフォーカスの量を規定するものであり、下限を超えると、レンズ全系の無限合焦時の焦点距離が長くなってしまうと共に、近接合焦時における第１レンズ群の繰り出し量が多くなって小型化が困難になる一方、上限を超えると、第１レンズ群における負の第１レンズの屈折力が強くなって、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなり、近接領域での結像性能が悪化する。

さらに撮像装置の撮像レンズでは、条件式（３）が第１レンズ群における最も物体側に位置する負の第１レンズの像側の面の曲率半径と、第２レンズ群における最も像側の面の曲率半径との比を規定するものであり、下限を超えると、第１レンズ群における負の第１レンズの屈折力が強くなり、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなる一方、上限を超えると第２レンズ群における最も像側の面による像面湾曲の補正が弱くなり、近接被写体合焦時に正の像面湾曲が強くなる。

従って撮像装置の撮像レンズは、第１レンズ群だけを動かし、第２レンズ群を固定するというような単純化した鏡筒構造を採用することにより、コンパクト性及び携帯性を向上することができると共に、条件式（１）乃至条件式（３）を満たすことにより、バックフォーカスに比較して相対的に短い焦点距離を持ち、無限遠から等倍までの広範囲な撮影距離に対して優れた光学性能を持ちながら、第１レンズ群の繰り出し量を減らしてレンズ全長を短くすることができる。

本発明によれば、第１レンズ群だけを動かし、第２レンズ群を固定するというような単純化した鏡筒構造を採用することにより、コンパクト性及び携帯性を向上することができると共に、条件式（１）乃至条件式（３）を満たすことにより、バックフォーカスに比較して相対的に短い焦点距離を持ち、無限遠から等倍までの広範囲な撮影距離に対して優れた光学性能を持ちながら、第１レンズ群の繰り出し量を減らしてレンズ全長を短くすることができ、かくして物体側に近い前レンズ群の繰り出し量を減らしたレンズ全長の短い鏡筒構造でなり、コンパクト性、携帯性及び光学性能に優れた撮像レンズ及びその撮像レンズを用いた撮像装置を実現することができる。

以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体として第１の実施の形態におけるレトロフォーカスタイプの撮像レンズ（マクロレンズ）を示し、物体側から順に、光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１及び固定された負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２によって構成されている。

この撮像レンズ１は、第１レンズ群ＧＲ１を光軸に沿って移動させることによりフォーカシングするようになされており、無限遠合焦から近接合焦にするとき、正の屈折力を持つ第１レンズ群ＧＲ１を像面側から物体側へ移動させるようになされている。

すなわち撮像レンズ１では、物体側に近い第１レンズ群ＧＲ１を光軸に沿って移動させる一方、像側に近い第２レンズ群ＧＲ２を固定した非対称型（レトロフォーカスタイプ）を採用しており、これによりレンズ全系として焦点距離よりもバックフォーカスを長くすることができるようになされている。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、当該物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズの第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、絞りＳを挟んで物体側に凹面を持つ負の屈折力を有する第３レンズＬ３が含まれた第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫとからなる。

この第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫは、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、当該第３レンズＬ３に接合された正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ５とから構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、その位置で固定されており、正の屈折力を有する第６レンズＬ６と、当該第６レンズＬ６と接合され、像面側に強い凹面を向けた負の屈折力を有する第７レンズＬ７とによって構成されている。

この撮像レンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１の物体側に凸面を向けた負の第１レンズＬ１は、像側に強い凹面を向けることとなり、無限遠撮影時から近接撮影時までの第１レンズＬ１への入射光線高の変化に対して球面収差の変化量が小さくなる。これにより撮像レンズ１では、第１レンズ群ＧＲ１の無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差変動を小さくするようになされている。

一方、撮像レンズ１において、第２レンズ群ＧＲ２は像面に対して固定されているため、無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差発生量がほぼ一定であり、上述したように第１レンズ群ＧＲ１の無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差変動を小さくすることにより、レンズ全系における球面収差変動量を小さくするようになされている。

また第２レンズ群ＧＲ２では、像面に強い凹状の面を有する第７レンズＬ７が含まれているため、当該第２レンズ群ＧＲ２によって強い正の歪曲収差を発生させている。これにより撮像レンズ１では、第１レンズ群ＧＲ１の物体側に凸面を向けた負の第１レンズＬ１によって発生した負の歪曲収差を補正し、レンズ全系として歪曲収差を小さくするようになされている。

このように撮像レンズ１では、上述のようなレンズエレメント構成とすることによって、焦点距離を短くしながら十分なバックフォーカスｂｆ１を確保し得るようになされている。また撮像レンズ１は、第２レンズ群ＧＲ２を固定させたまま第１レンズ群ＧＲ１だけを移動させるような単純な構造としたことにより、繰り出し機構を単純化し得、かくしてフォーカシング時の負荷を軽減し得るようになされている。

この撮像レンズ１の第１レンズ群ＧＲ１における第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫの第３レンズＬ３、第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５や、第２レンズ群ＧＲ２における第６レンズＬ６及び第７レンズＬ７に対して具体的数値を適用した数値実施例１の諸元値を以下の表１に示す。

この表１では、ＦＮｏ．：Ｆナンバー、ｆ：焦点距離、ω：半画角と定義する。また、面Ｎｏ．は、物体側からｉ番目の面を示し、Ｒは第ｉ番目の面の曲率半径を示し、ｄはレンズ面間隔を示し、ｎｄは物体側にｉ番目の面を有する硝材のｄ線(λ=587.6nm)に対する屈折力を示し、νｄは物体側にｉ番目の面を有する硝材のｄ線に対するアッベ数を示す。

なお、例えばレンズ面間隔ｄ１（図１）は、第１レンズＬ１の面間隔すなわち厚さであり、レンズ面間隔ｄ２は、第１レンズＬ１の面２と第２レンズＬ２の面３との面間隔すなわち距離である。因みに、フォーカシングによりレンズ面間隔ｄが変化するところ（この場合、レンズ面間隔ｄ１０）は、無限遠合焦時、等倍合焦時の順に示してある。

次に、撮像レンズ１の数値実施例１に対する無限遠合焦時の諸収差を図２に示し、等倍結像合焦時の諸収差を図３に示す。図２及び図３の球面収差では、縦軸が開放Ｆ値との割合を示すと共に、横軸がフォーカスを示し、実線がｄ線(λ=587.6nm)、破線がｇ線(λ=435.84nm)、１点鎖線がｃ線(λ=656.28nm)における球面収差を表している。

また図２及び図３の非点収差では、縦軸が像高を示すと共に、横軸がフォーカスを示し、実線がサジタル、破線がメリジオナルの像面を表している。更に図２及び図３の歪曲収差では縦軸が像高を示すと共に横軸が歪曲の伸縮割合（％）を示している。

（２）第２の実施の形態
図４において、２は全体として第２の実施の形態におけるレトロフォーカスタイプの撮像レンズ（マクロレンズ）を示し、物体側から順に、光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１及び固定された負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２によって構成されている。

この撮像レンズ２は、第１レンズ群ＧＲ１を光軸に沿って移動させることによりフォーカシングするようになされており、無限遠合焦から近接合焦にするとき、正の屈折力を持つ第１レンズ群ＧＲ１を像面側から物体側へ移動させるようになされている。

すなわち撮像レンズ２では、物体側に近い第１レンズ群ＧＲ１を光軸に沿って移動させる一方、像側に近い第２レンズ群ＧＲ２を固定した非対称型（レトロフォーカスタイプ）を採用しており、これによりレンズ全系として焦点距離よりもバックフォーカスを長くすることができるようになされている。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、当該物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズの第１レンズＬ１１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ１２と、絞りＳを挟んで物体側に凹面を持つ負の屈折力を有する第３レンズＬ１３が含まれた第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫとからなる。

この第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫは、負の屈折力を有する第３レンズＬ１３と、当該第３レンズＬ１３に接合された正の屈折力を有する第４レンズＬ１４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ１５とから構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、その位置で固定されており、正の屈折力を有する第６レンズＬ１６と、当該第６レンズＬ１６と接合され、像面側に強い凹面を向けた負の屈折力を有する第７レンズＬ１７とによって構成されている。

この撮像レンズ２において、第１レンズ群ＧＲ１の物体側に凸面を向けた負の第１レンズＬ１１は、像側に強い凹面を向けることとなり、無限遠撮影時から近接撮影時までの第１レンズＬ１１への入射光線高の変化に対して球面収差の変化量が小さくなる。これにより撮像レンズ２では、第１レンズ群ＧＲ１の無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差変動を小さくするようになされている。

一方、撮像レンズ２において、第２レンズ群ＧＲ２は像面に対して固定されているため、無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差発生量がほぼ一定であり、上述したように第１レンズ群ＧＲ１の無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差変動を小さくすることにより、レンズ全系における球面収差変動量を小さくするようになされている。

また第２レンズ群ＧＲ２では、像面に強い凹状の面を有する第７レンズＬ１７が含まれているため、当該第２レンズ群ＧＲ２によって強い正の歪曲収差を発生させている。これにより撮像レンズ２では、第１レンズ群ＧＲ１の物体側に凸面を向けた負の第１レンズＬ１１によって発生した負の歪曲収差を補正し、レンズ全系として歪曲収差を小さくするようになされている。

このように撮像レンズ２では、第１の実施の形態における撮像レンズ１と同様のレンズエレメント構成とすることによって、焦点距離を短くしながら十分なバックフォーカスｂｆ２を確保し得るようになされている。また撮像レンズ２は、第２レンズ群ＧＲ２を固定させたまま第１レンズ群ＧＲ１だけを移動させるような単純な構造としたことにより、繰り出し機構を単純化し得、かくしてフォーカシング時の負荷を軽減し得るようになされている。

この撮像レンズ２の第１レンズ群ＧＲ１における第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２、第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫの第３レンズＬ１３、第４レンズＬ１４及び第５レンズＬ１５や、第２レンズ群ＧＲ２における第６レンズＬ１６及び第７レンズＬ１７に対して具体的数値を適用した数値実施例２の諸元値を以下の表２に示す。

この表２においても、ＦＮｏ．：Ｆナンバー、ｆ：焦点距離、ω：半画角と定義する。また、面Ｎｏ．は、物体側からｉ番目の面を示し、Ｒは第ｉ番目の面の曲率半径を示し、ｄはレンズ面間隔を示し、ｎｄは物体側にｉ番目の面を有する硝材のｄ線に対する屈折力を示し、νｄは物体側にｉ番目の面を有する硝材のｄ線に対するアッベ数を示す。因みに、フォーカシングによりレンズ面間隔ｄが変化するところは、無限遠合焦時、等倍合焦時の順に示してある。

次に、撮像レンズ２の数値実施例２に対する無限遠合焦時の諸収差を図５に示し、等倍結像合焦時の諸収差を図６に示す。図５及び図６の球面収差では、この場合も縦軸が開放Ｆ値との割合を示すと共に、横軸がフォーカスを示し、実線がｄ線(λ=587.6nm)、破線がｇ線(λ=435.84nm)、１点鎖線がｃ線(λ=656.28nm)における球面収差を表している。

また図５及び図６の非点収差では、縦軸が像高を示すと共に、横軸がフォーカスを示し、実線がサジタル、破線がメリジオナルの像面を表している。更に図５及び図６の歪曲収差では縦軸が像高を示すと共に横軸が歪曲の伸縮割合（％）を示している。

（３）第３の実施の形態
図７において、３は全体として第３の実施の形態におけるレトロフォーカスタイプの撮像レンズ（マクロレンズ）を示し、物体側から順に、光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１及び固定された負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２によって構成されている。

この撮像レンズ３は、第１レンズ群ＧＲ１を光軸に沿って移動させることによりフォーカシングするようになされており、無限遠合焦から近接合焦にするとき、正の屈折力を持つ第１レンズ群ＧＲ１を像面側から物体側へ移動させるようになされている。

すなわち撮像レンズ３では、物体側に近い第１レンズ群ＧＲ１を光軸に沿って移動させる一方、像側に近い第２レンズ群ＧＲ２を固定した非対称型（レトロフォーカスタイプ）を採用しており、これによりレンズ全系として焦点距離よりもバックフォーカスを長くすることができるようになされている。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、当該物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズの第１レンズＬ２１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２２と、絞りＳを挟んで物体側に凹面を持つ負の屈折力を有する第３レンズＬ２３が含まれた第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫとからなる。

この第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫは、負の屈折力を有する第３レンズＬ２３と、当該第３レンズＬ２３に接合された正の屈折力を有する第４レンズＬ２４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ２５とから構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、その位置で固定されており、正の屈折力を有する第６レンズＬ２６のみによって構成されている。この点において、第１の実施の形態における撮像レンズ１の第２レンズ群ＧＲ２や、第２の実施の形態における撮像レンズ２の第２レンズ群ＧＲ２とは、そのレンズ構成が異なっている。

従って撮像レンズ３では、第２レンズ群ＧＲ２が正の屈折力を有する第６レンズＬ２６のみによって構成されていることにより、第１の実施の形態における撮像レンズ１や、第２の実施の形態における撮像レンズ２に比べて軽量化を図り、携帯性を向上し得るようになされている。

この撮像レンズ３において、第１レンズ群ＧＲ１の物体側に凸面を向けた負の第１レンズＬ２１は、像側に強い凹面を向けることとなり、無限遠撮影時から近接撮影時までの第１レンズＬ２１への入射光線高の変化に対して球面収差の変化量が小さくなる。これにより撮像レンズ３では、第１レンズ群ＧＲ１の無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差変動を小さくするようになされている。

一方、撮像レンズ３において、第２レンズ群ＧＲ２は像面に対して固定されているため、無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差発生量がほぼ一定であり、上述したように第１レンズ群ＧＲ１の無限遠撮影時から近接撮影時までの球面収差変動を小さくすることにより、レンズ全系における球面収差変動量を小さくするようになされている。

また第２レンズ群ＧＲ２では、像面に強い凹状の面を有する第６レンズＬ２６が含まれているため、当該第２レンズ群ＧＲ２によって強い正の歪曲収差を発生させている。これにより撮像レンズ３では、第１レンズ群ＧＲ１の物体側に凸面を向けた負の第１レンズＬ２１によって発生した負の歪曲収差を補正し、レンズ全系として歪曲収差を小さくするようになされている。

このように撮像レンズ３では、上述したようなレンズエレメント構成とすることによって、焦点距離を短くしながら十分なバックフォーカスｂｆ３を確保し得るようになされている。また撮像レンズ３は、第２レンズ群ＧＲ２を固定させたまま第１レンズ群ＧＲ１だけを移動させるような単純な構造としたことにより、繰り出し機構を単純化し得、かくしてフォーカシング時の負荷を軽減し得るようになされている。

このような撮像レンズ３の第１レンズ群ＧＲ１における第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第１レンズ群後群ＧＲ１ＢＫの第３レンズＬ２３、第４レンズＬ２４及び第５レンズＬ２５や、第２レンズ群ＧＲ２における第６レンズＬ２６に対して具体的数値を適用した数値実施例３の諸元値を以下の表３に示す。

この表３においても、ＦＮｏ．：Ｆナンバー、ｆ：焦点距離、ω：半画角と定義する。また、面Ｎｏ．は、物体側からｉ番目の面を示し、Ｒは第ｉ番目の面の曲率半径を示し、ｄはレンズ面間隔を示し、ｎｄは物体側にｉ番目の面を有する硝材のｄ線に対する屈折力を示し、νｄは物体側にｉ番目の面を有する硝材のｄ線に対するアッベ数を示す。因みに、フォーカシングによりレンズ面間隔ｄが変化するところは、無限遠合焦時、等倍合焦時の順に示してある。

次に、撮像レンズ３の数値実施例３に対する無限遠合焦時の諸収差を図８に示し、等倍結像合焦時の諸収差を図９に示す。図８及び図９の球面収差では、この場合も縦軸が開放Ｆ値との割合を示すと共に、横軸がフォーカスを示し、実線がｄ線(λ=587.6nm)、破線がｇ線(λ=435.84nm)、１点鎖線がｃ線(λ=656.28nm)における球面収差を表している。

また図８及び図９の非点収差では、縦軸が像高を示すと共に、横軸がフォーカスを示し、実線がサジタル、破線がメリジオナルの像面を表している。更に図８及び図９の歪曲収差では縦軸が像高を示すと共に横軸が歪曲の伸縮割合（％）を示している。

（４）数値実施例に基づく数値範囲
次に、第１の実施の形態における撮像レンズ１の数値実施例１〜第３の実施の形態における撮像レンズ３の数値実施例３に基づく条件式（１）〜（３）の対応値を、表４に示す。

〔条件式〕０．７＜ｆ１／ｆｉ＜０．９……………………………………（１）
〔条件式〕１．０＜ｂｆ／ｆｉ＜１．４……………………………………（２）
〔条件式〕０．５＜Ｒｆ２／Ｒｒ２＜１……………………………………（３）

但し、
ｆｉ：レンズ全系の無限遠合焦時の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｂｆ：レンズ全系のバックフォーカス
Ｒｆ２：第１レンズ群の最も物体側のレンズにおける像側の面の曲率半径
Ｒｒ２：第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径
とする。

条件式（１）は、前群である第１レンズ群ＧＲ１の繰り出し量をコントロールするために、後群である第２レンズ群ＧＲ２の横倍率を規定するものであり、下限を超えると第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離が短くなり過ぎ、バックフォーカスｂｆが十分に確保できなくなると共に、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなり、近接領域での結像性能が悪化する一方、上限を超えると第１レンズ群ＧＲ１の繰り出し量が大きくなり、鏡筒の小型化が困難になる。

また、条件式（２）は、焦点距離に対するバックフォーカスｂｆの量を規定するものであり、下限を超えると、レンズ全系の無限合焦時の焦点距離が長くなってしまうと共に、近接合焦時における第１レンズ群ＧＲ１の繰り出し量が多くなって小型化が困難になる一方、上限を超えると、第１レンズ群ＧＲ１における負の第１レンズＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１の屈折力が強くなって、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなり、近接領域での結像性能が悪化する。

さらに、条件式（３）は、第１レンズ群ＧＲ１における最も物体側に位置する負の第１レンズＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１の像側の面の曲率半径と、第２レンズ群ＧＲ２における最も像側の面の曲率半径との比を規定するものであり、下限を超えると、第１レンズ群ＧＲ１における負の第１レンズＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１の屈折力が強くなり、被写体距離の変化に対する球面収差変動が大きくなる一方、上限を超えると第２レンズ群ＧＲ２における最も像側の面による像面湾曲の補正が弱くなり、近接被写体合焦時に正の像面湾曲が強くなる。

従って、上述した撮像レンズ１の数値実施例１〜撮像レンズ３の数値実施例３に基づく対応値では、表４から明らかなように、条件式（１）〜（３）を全て満足する。

具体的には、条件式（１）に対する数値実施例１の対応値「０．７４６」、数値実施例２の対応値「０．７８２」及び数値実施例３の対応値「０．８１０」は、全て条件式（１）を満たしている。

また、条件式（２）に対する数値実施例１の対応値「１．１０３」、数値実施例２の対応値「１．２０８」及び数値実施例３の対応値「１．３２８」についても、全て条件式（２）を満たしている。

さらに、条件式（３）に対する数値実施例１の対応値「０．７４０」、数値実施例２の対応値「０．６８７」及び数値実施例３の対応値「０．７６１」についても、全て条件式（３）を満たしている。

なお、撮像レンズ１の数値実施例１〜撮像レンズ３の数値実施例３では、図２、図３、図５、図６、図８及び図９に示したように、各収差が無限遠合焦時及び等倍合焦時の何れにおいてもバランスよく補正されていることが分かる。

従って第１の実施の形態における撮像レンズ１〜第３の実施の形態における撮像レンズ３においては、上述したような構成のレンズエレメントを有し、数値実施例１〜数値実施例３に示したように条件式（１）〜（３）を全て満たすようにしたことにより、バックフォーカスに比較して相対的に短い焦点距離を持ち、無限遠から等倍までの広範囲な撮影距離に対して優れた光学性能を持ちながら、第１レンズ群の繰り出し量を減らしてレンズ全長を短くしたレンズ全長に短い鏡筒構造とすることができる。

（５）撮像装置の構成
続いて、図１０に示すように、上述した撮像レンズ１乃至撮像レンズ３を用いた撮像装置１００の構成を説明する。

撮像装置１００は、例えばデジタルスチルカメラであり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１０が全体を統括制御し、上述した撮像レンズ１（２、３）によって得られる光学像を撮像素子１４０により電気信号へ変換した後、これを映像分離回路１５０へ送出するようになされている。

ここで撮像素子１４０としては、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子が用いられる。

映像分離回路１５０は、その電気信号に基づいてフォーカス制御信号を生成し、これをＣＰＵ１１０へ送出すると共に、電気信号のうち映像部分に相当する映像信号を後段の映像処理回路（図示せず）へ送出するようになされている。

映像処理回路では、その後の処理に適した信号形式に変換し、表示部に対する映像表示処理、所定の記録媒体に対する記録処理、所定の通信インタフェースを介したデータ転送処理等に供するようになされている。

ＣＰＵ１１０は、フォーカシング操作等の外部からの操作信号が供給され、その操作信号に応じて種々の処理を実行するようになされている。ＣＰＵ１１０は、例えばズームボタンによるズーミング操作信号が供給された場合、その指令に応じた焦点距離状態にするべく、ドライバ回路１２０を介して駆動モータ１３０を動作させる。

これにより撮像装置１００のＣＰＵ１１０は、フォーカシング操作信号に応じて撮像レンズ１の第１レンズ群ＧＲ１を光軸に沿って移動させるようになされている。なお、撮像装置１００のＣＰＵ１１０は、そのときの第１レンズ群ＧＲ１の位置情報をフィードバックさせるようになされており、次に駆動モータ１３０を介して第１レンズ群ＧＲ１を移動させる際に参照するようになされている。

因みに、この撮像装置１００では、説明の簡略化のために、駆動系を１系統しか示していないが、ズーム系、フォーカス系、撮影モード切替系等をそれぞれ個別に具え、また、手振れ補正機能を具える場合には、ブレ補正レンズ（群）を駆動するための防振駆動系を具えることもある。また上述した駆動系は、そのいくつかを共通とすることも可能である。

（６）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、第１の実施の形態における数値実施例１〜第３の実施の形態における数値実施例３に対応した表１〜表３に各部の具体的な形状及び構造並びに数値を示すようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、条件式（１）〜（３）を満たす範囲であれば、その他種々の具体的な形状及び構造並びに数値を用いるようにしても良い。

また上述の実施の形態においては、撮像装置１００の具体的対像としてデジタルスチルカメラとするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等が組み込まれた携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital
Assistant)等のその他種々の電子機器を撮像装置１００の具体的対像とするようにしても良い。

本発明の撮像レンズ及び撮像装置は、例えばレンズ交換式のカメラやデジタルスチルカメラに用いられるマクロレンズに適用する以外にも、例えばレンズ交換式のビデオカメラや放送用カメラ等に用いられるマクロレンズに適用することができる。

第１の実施の形態における撮像レンズの構成を示す略線的断面図である。 第１の実施の形態における撮像レンズの数値実施例１に対する無限遠合焦時の諸収差を示す略線図である。 第１の実施の形態における撮像レンズの数値実施例１に対する等倍結像合焦時の諸収差を示す略線図である。 第２の実施の形態における撮像レンズの構成を示す略線的断面図である。 第２の実施の形態における撮像レンズの数値実施例２に対する無限遠合焦時の諸収差を示す略線図である。 第２の実施の形態における撮像レンズの数値実施例２に対する等倍結像合焦時の諸収差を示す略線図である。 第３の実施の形態における撮像レンズの構成を示す略線的断面図である。 第３の実施の形態における撮像レンズの数値実施例３に対する無限遠合焦時の諸収差を示す略線図である。 第３の実施の形態における撮像レンズの数値実施例３に対する等倍結像合焦時の諸収差を示す略線図である。 本発明における撮像装置の構成を示す略線的ブロック図である。

符号の説明

１、２、３……撮像レンズ、ＧＲ１……第１レンズ群、ＧＲ２……第２レンズ群、Ｌ１、Ｌ１１、Ｌ２１……第１レンズ、Ｌ２、Ｌ１２、Ｌ２２……第２レンズ、Ｌ３、Ｌ１３、Ｌ２３……第３レンズ、Ｌ４、Ｌ１４、Ｌ２４……第４レンズ、Ｌ５、Ｌ１５、Ｌ２５……第５レンズ、Ｌ６、Ｌ１６、Ｌ２６……第６レンズ、Ｌ７、Ｌ１７……第７レンズ、ｂｆ１〜ｂｆ３……バックフォーカス、１００……撮像装置、１１０……ＣＰＵ、１２０……ドライバ回路、１３０……駆動モータ、１４０……撮像素子、１５０……映像分離回路。

Claims (4)

1. 無限遠合焦から近接合焦にするとき、像面側から物体側へ移動する正の屈折力を持つ第１レンズ群と、像面に対して固定された負の屈折力を持つ第２レンズ群とによって構成された撮像レンズであって、
   上記第１レンズ群は、最も上記物体側で上記像側に強い凹面を向けた負の第１レンズを含み、
   上記第２レンズ群は、上記像側に強い凹面を向けている１枚の負レンズ、もしくは正負２枚のレンズが接合された負レンズによって構成され、
   以下の条件式（１）、（２）、（３）を満たす撮像レンズ。
   （１）０．７＜ｆ１／ｆｉ＜０．９
   （２）１．０＜ｂｆ／ｆｉ＜１．４
   （３）０．５＜Ｒｆ２／Ｒｒ２＜１
   但し
   ｆｉ：レンズ全系の無限遠合焦時の焦点距離
   ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
   ｂｆ：レンズ全系のバックフォーカス
   Ｒｆ２：第１レンズ群の最も物体側のレンズにおける像側の面の曲率半径
   Ｒｒ２：第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径
   とする。
2. 上記第１レンズ群は、上記物体側から順番に、上記物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの上記第１レンズと、正レンズの第２レンズと、絞りを挟んで上記物体側に凹面を持つ負レンズとを含む
   請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 撮像レンズと、
   上記撮像レンズによって形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子と
   を具えた撮像装置であって、
   上記撮像レンズは、
   無限遠合焦から近接合焦にするとき、像面側から物体側へ移動する正の屈折力を持つ第１レンズ群と、像面に対して固定された負の屈折力を持つ第２レンズ群とによって構成され、
   上記第１レンズ群は、最も上記物体側で上記像側に強い凹面を向けた負の第１レンズを含み、
   上記第２レンズ群は、上記像側に強い凹面を向けている１枚の負レンズ、もしくは正負２枚のレンズが接合された負レンズによって構成され、
   以下の条件式（１）、（２）、（３）を満たす撮像装置。
   （１）０．７＜ｆ１／ｆｉ＜０．９
   （２）１．０＜ｂｆ／ｆｉ＜１．４
   （３）０．５＜Ｒｆ２／Ｒｒ２＜１
   但し
   ｆｉ：レンズ全系の無限遠合焦時の焦点距離
   ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
   ｂｆ：レンズ全系のバックフォーカス
   Ｒｆ２：第１レンズ群の最も物体側のレンズにおける像側の面の曲率半径
   Ｒｒ２：第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径
   とする。
4. 上記第１レンズ群は、上記物体側から順番に、上記物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの上記第１レンズと、正レンズの第２レンズと、絞りを挟んで上記物体側に凹面を持つ負レンズとを含む
   請求項３に記載の撮像装置。

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