特許 6972994 結像レンズ、撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6972994

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】結像レンズ、撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20211111BHJP

   G02B 13/00 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/04 D

   G02B13/00

【請求項の数】11

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-234368(P2017-234368)

(22)【出願日】2017年12月6日

(65)【公開番号】特開2019-101317(P2019-101317A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年9月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100127111

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 修一

(72)【発明者】

【氏名】長能 卓哉

【審査官】 殿岡 雅仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１４６４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１８５９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１８３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４５５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３０４４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３０８３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５２００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２２７１１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００ − １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ − ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ − ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ群、絞り、正の屈折力を有する第２レンズ群、第３レンズ群を配設してなり、
無限遠から近距離へのフォーカシング時に、前記第１レンズ群と前記絞りと前記第２レンズ群とを一体として前記第３レンズ群との間隔を増大するように物体側へ移動する結像レンズであって、
前記第１レンズ群は、４枚構成のレンズ群であり、最も物体側に配置された負レンズと、前記第１レンズ群の最も像側に配置され像側に凹面を向けた負レンズと、前記２枚の負レンズの間に配置された２枚の正レンズと、を有し、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凹面を向けた負レンズ、正レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成され、
前記第３レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、像側に凸面を向けた正レンズ、負レンズ、正レンズで構成され、
無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離：ｆ_１ｇ２ｇ、第３レンズ群の焦点距離：ｆ_３ｇ、第３レンズ群の負レンズの
像側レンズ面から、当該負レンズよりも像側に配置された正レンズの物体側レンズ面までの光軸上の距離：ｄ、第３レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側レンズ面から最も像側に配置された正レンズの像側レンズ面までの光軸上の距離：D_３ｇ、としたとき、以下の条件式（１）〜（３）：
（１）０．８０＜ｆ_１ｇ２ｇ／ｆ＜１．２０
（２）−０．１５＜ｆ／ｆ_３ｇ＜０．２５
（３）０．０３＜ｄ／D_３ｇ＜０．２０
を満足することを特徴とする結像レンズ。

【請求項2】

物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ群、絞り、正の屈折力を有する第２レンズ群、第３レンズ群を配設してなり、
無限遠から近距離へのフォーカシング時に、前記第１レンズ群と前記絞りと前記第２レンズ群とを一体として前記第３レンズ群との間隔を増大するように物体側へ移動する結像レンズであって、
前記第１レンズ群は、最も像側に配置され像側に凹面を向けた負レンズと、当該負レンズの物体側に配置された少なくとも２枚の正レンズとを有し、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凹面を向けた負レンズ、正レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成され、
前記第３レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、像側に凸面を向けた正レンズ、負レンズ、正レンズで構成され、
無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離：ｆ_１ｇ２ｇ、第３レンズ群の焦点距離：ｆ_３ｇ、第３レンズ群の負レンズの像側レンズ面から、当該負レンズよりも像側に配置された正レンズの物体側レンズ面までの光軸上の距離：ｄ、第３レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側レンズ面から最も像側に配置された正レンズの像側レンズ面までの光軸上の距離：D_３ｇ、とし、
前記第２レンズ群に配置された２枚の正レンズのうち、
物体側に配置された正レンズの像側レンズ面の曲率半径：Ｒ_L22b、
像側に配置された正レンズの物体側レンズ面の曲率半径：Ｒ_L23a、
としたとき、以下の条件式（１）〜（３）、および（８）：
（１）０．８０＜ｆ_１ｇ２ｇ／ｆ＜１．２０
（２）−０．１５＜ｆ／ｆ_３ｇ＜０．２５
（３）０．０３＜ｄ／D_３ｇ＜０．２０
（８）−０．６５＜（Ｒ_L22b＋Ｒ_L23a）／（Ｒ_L22b−Ｒ_L23a）＜０．１５
を満足することを特徴とする結像レンズ。

【請求項3】

物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ群、絞り、正の屈折力を有する第２レンズ群、第３レンズ群を配設してなり、前記絞りの像側に隣接されるレンズは負レンズであり、
無限遠から近距離へのフォーカシング時に、前記第１レンズ群と前記絞りと前記第２レンズ群とを一体として前記第３レンズ群との間隔を増大するように物体側へ移動する結像レンズであって、
前記第３レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、像側に凸面を向けた正レンズ、負レンズ、正レンズで構成され、
無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離：ｆ_１ｇ２ｇ、第３レンズ群の焦点距離：ｆ_３ｇ、第３レンズ群の負レンズの
像側レンズ面から、当該負レンズよりも像側に配置された正レンズの物体側レンズ面までの光軸上の距離：ｄ、第３レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側レンズ面から最も像側に配置された正レンズの像側レンズ面までの光軸上の距離：D_３ｇ、とし、d線に対する絞りの像側に隣接される負レンズの屈折率：nd_n、d線に対する絞りの像側に隣接される負レンズのアッベ数：νd_n、g線，F線，C線に対する屈折率n_g，n_F，n_Cにより(n_g−n_F)／(n_F−n_C)と定義される部分分散比：θ_g,F、としたとき、以下の条件式（１）〜（３）および（９）〜（１１）：
（１）０．８０＜ｆ_１ｇ２ｇ／ｆ＜１．２０
（２）−０．１５＜ｆ／ｆ_３ｇ＜０．２５
（３）０．０３＜ｄ／D_３ｇ＜０．２０
（９）１．７８＜ｎｄ_ｎ＜２．００
（１０）２０．０＜νｄ_ｎ＜３２．０
（１１）０．００５＜θ_g,F-(-0.001802×νｄ_ｎ＋０．６４８３)＜０．００９
を満足することを特徴とする結像レンズ。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第３レンズ群の最も物体側に配置された正レンズの焦点距離：ｆ_L31、前記第３レンズ群の最も像側に配置された正レンズの焦点距離：ｆ_L33としたとき、条件式（４）：
（４）０．７５＜ｆ_L33／ｆ_L３１＜１．１０
を満足することを特徴とする結像レンズ。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第３レンズ群の最も物体側に配置された正レンズの焦点距離：ｆ_L31、前記第３レンズ群の負レンズの焦点距離：ｆ_Ｌ３２としたとき、条件式（５）：
（５）−０．６０＜ｆ_Ｌ３２／ｆ_Ｌ３１＜−０．３５
を満足することを特徴とする結像レンズ。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第３レンズ群の負レンズの像側レンズ面の曲率半径：Ｒ_Ｌ３２ｂ第３レンズ群の最も像側に配置された正レンズの物体側レンズ面の曲率半径：Ｒ_Ｌ３３ａ、としたとき、条件式（６）：
（６）−０．３０＜（Ｒ_Ｌ３２ｂ−Ｒ_Ｌ３３ａ）／（Ｒ_Ｌ３２ｂ＋Ｒ_Ｌ３３ａ）＜−０．０４
を満足することを特徴とする結像レンズ。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記フォーカシング時に前記第３レンズ群は像面に対して固定されていることを特徴とする結像レンズ。

【請求項8】

請求項１または２に記載の結像レンズにおいて、
前記第１レンズ群の最も像側に配置された負レンズの像側レンズ面の曲率半径：Ｒ_L1gb、
前記第２レンズ群の負レンズの物体側レンズ面の曲率半径：Ｒ_L2ga、
としたとき、以下の条件式（７）：
（７）−０．６５＜（Ｒ_L1gb＋Ｒ_L2ga）／（Ｒ_L1gb−Ｒ_L2ga）＜０．１５
を満足することを特徴とする結像レンズ。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群を構成するレンズが全て球面レンズであることを特徴とする結像レンズ。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか１つに記載の結像レンズにおいて、
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群を構成するレンズの材質が全て無機固体材料であることを特徴とする結像レンズ。

【請求項11】

請求項１乃至１０の何れか１つに記載の結像レンズを有する撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、結像レンズおよび撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エリアセンサを用いた撮像装置の利用方法として、被写体を撮影する従来のコンパクトカメラや一眼レフカメラ、ミラーレスカメラ等の他、産業用カメラ、車載カメラ等が知られている。
産業用カメラとしては例えば産業用機械に対象物を認識させるマシンビジョン用途等が挙げられるが、このような用途に用いられる結像レンズは、従来のカメラ用途等と比べてフォーカシングに伴うレンズ性能の低下が少なく、安定していることが重要である。
このような光学特性を満足するために、様々なレンズ群構成の結像光学系が知られている（例えば特許文献１〜２等参照）。

【0003】

しかしながら、従来の方法では、フォーカシングに際しての球面収差やコマ収差の変動が大きかったり、F値が大きくなってしまう等の課題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、明るく、かつフォーカシングに伴うレンズ性能の変動を十分に抑制可能な結像レンズの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の結像レンズは、物体側から像側へ向かって順に、第１レンズ群、絞り、正の屈折力を有する第２レンズ群、第３レンズ群を配設してなり、無限遠から近距離へのフォーカシング時に、前記第１レンズ群と前記絞りと前記第２レンズ群とを一体として前記第３レンズ群との間隔を増大するように物体側へ移動する結像レンズであって、前記第１レンズ群は、４枚構成のレンズ群であり、最も物体側に配置された負レンズと、前記第１レンズ群の最も像側に配置され像側に凹面を向けた負レンズと、前記２枚の負レンズの間に配置された２枚の正レンズと、を有し、前記第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凹面を向けた負レンズ、正レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成され、前記第３レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、像側に凸面を向けた正レンズ、負レンズ、正レンズで構成され、無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離：ｆ_１ｇ２ｇ、第３レンズ群の焦点距離：ｆ_３ｇ、第３レンズ群の負レンズの像側レンズ面から、当該負レンズよりも像側に配置された正レンズの物体側レンズ面までの光軸上の距離：ｄ、第３レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側レンズ面から最も像側に配置された正レンズの像側レンズ面までの光軸上の距離：D_３ｇ、としたとき、以下の条件式（１）〜（３）：（１）０．８０＜ｆ_１ｇ２ｇ／ｆ＜１．２０（２）−０．１５＜ｆ／ｆ_３ｇ＜０．２５（３）０．０３＜ｄ／D_３ｇ＜０．２０を満足する。

【発明の効果】

【0006】

本発明の結像レンズによれば、明るく、かつフォーカシングに伴うレンズ性能の変動を十分に抑制可能である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明にかかる撮像装置の概略構成である。

【図2】実施例１の結像レンズの構成を示す断面図である。

【図3】実施例１の結像レンズの無限遠合焦状態での収差曲線図である。

【図4】実施例１の結像レンズのWD=0.25mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図5】実施例１の結像レンズのWD=0.10mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図6】実施例２の結像レンズの構成を示す断面図である。

【図7】実施例２の結像レンズの無限遠合焦状態での収差曲線図である。

【図8】実施例２の結像レンズのWD=0.25mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図9】実施例２の結像レンズのWD=0.10mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図10】実施例３の結像レンズの構成を示す断面図である。

【図11】実施例３の結像レンズの無限遠合焦状態での収差曲線図である。

【図12】実施例３の結像レンズのWD=0.25mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図13】実施例３の結像レンズのWD=0.10mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図14】実施例４の結像レンズの構成を示す断面図である。

【図15】実施例４の結像レンズの無限遠合焦状態での収差曲線図である。

【図16】実施例４の結像レンズのWD=0.25mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図17】実施例４の結像レンズのWD=0.10mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図18】実施例５の結像レンズの構成を示す断面図である。

【図19】実施例５の結像レンズの無限遠合焦状態での収差曲線図である。

【図20】実施例５の結像レンズのWD=0.25mに合焦した状態での収差曲線図である。

【図21】実施例５の結像レンズのWD=0.10mに合焦した状態での収差曲線図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明に係る撮像装置用の結像レンズ、撮像装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0009】

第１の実施形態
以下、本発明に係る結像光学系たる結像レンズたるレンズ系１０の実施形態について説明する。
本実施形態おいて、撮像装置１００は、図１に示すように、被写体たる対象物WKを撮影して画像認識により対象物WKの位置や形状等を特定するための産業用カメラである。
撮像装置１００は、対象物WKの像を結像するために複数のレンズで構成された結像光学系たる結像レンズとしてのレンズ系１０と、レンズ系１０によって結像された光を画像として認識する撮像素子たる撮像部２０と、を有している。
なお、レンズ系１０においては、像面Ｉｍに結像させた像を撮像部２０で撮像する場合が想定されており、図２において符号ＣＧは「撮像素子のカバーガラス」を示している。
また、図２において、図中左方向を対象物ＷＫが置かれる「物体側」、図中右方向を「像側」として呼称する。かかる符号は、後述する他の数値実施例におけるレンズ構成を示した図６、図１０、図１４、図１８においても共通である。

【0010】

撮像部２０は、レンズ系１０の像面Ｉｍ上に受光面がくるように配置された撮像素子である。

【0011】

カバーガラスＣＧは「平行平板状」で、撮像部２０の受光面は像面Ｉｍに合致している。

【0012】

カバーガラスＣＧは、撮像部２０の受光面をシールドして保護する機能を持つが、赤外線カットフィルタ等の機能を併せ持つとしても良い。

【0013】

レンズ系１０は、物体側から順に、正又は負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りたる絞り３０と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正又は負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを配設されたレンズ群である。
レンズ系１０は、無限遠から近距離へのフォーカシング時において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と絞り３０とが一体として物体側へ移動し第３レンズ群Ｇ３との間隔を増大することでフォーカスを調整する。

【0014】

第１レンズ群Ｇ１は、図２のように、物体側から像側へ向かって順に、負の屈折力を有し像側に凹面を向けた第１レンズたる負レンズＬ_１１、第２レンズたる正レンズＬ_１２、第３レンズたる正レンズＬ_１３、像側に凹面を向けた第４レンズたる負レンズＬ_１４、で構成される。
すなわち第１レンズ群Ｇ１は、本実施形態においては４枚のレンズで構成され、それぞれのレンズの屈折力が、物体側から像側に向かって順に負、正、正、負となるように配置されている。
なお、後述する数値実施例５において説明するように、第１レンズ群Ｇ１は、最も物体側に配置される負レンズＬ_１１を省略し、正、正、負の屈折力配置となる３枚構成のレンズ群であるとしても良い。

【0015】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凹面を向けた第５レンズたる負レンズＬ_２１、第６レンズたる正レンズＬ_２２、第７レンズたる正レンズＬ_２３、の３枚構成のレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ_２１の物体側レンズ面Ｓ_２１ａの曲率半径をＲ_Ｌ２ｇａとする。
第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有している。

【0016】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって順に、像側へ凸面を向けた第８レンズたる正レンズＬ_３１、第９レンズたる負レンズＬ_３２、第１０レンズたる正レンズＬ_３３、で構成された３枚構成のレンズ群である。
このように、第３レンズ群Ｇ３を３枚構成のレンズ群とすることで、収差補正能力が向上するとともに、屈折力の配置が正、負、正の所謂トリプレットタイプとすることで、レンズ枚数を最低限に抑えながらも、無限遠から近距離へのフォーカシング時に生じる各種収差の変動をバランスよくとることを可能とする。
第３レンズ群の最も像側に配置された正レンズＬ_３３と、第３レンズ群の負レンズＬ_３２との間には、図２においてｄ（≠０）で示した間隙が形成されている。かかるｄは、『第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ_３２の像側レンズ面から正レンズＬ_３３の物体側レンズ面までの光軸上の距離』であり、負レンズＬ_３２と正レンズＬ_３３との間のレンズ間隔である。

【0017】

本実施形態に示す構成のレンズ系１０において、レンズ系１０は、次の条件式（１）〜（３）を満足する。ただし、無限遠に合焦した状態における全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離：ｆ_1g2g、第３レンズ群の焦点距離：ｆ_3g、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ_３２の像側レンズ面から正レンズＬ_３３の物体側レンズ面までの光軸上の距離：ｄ、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離：Ｄ_３ｇとして表記している。

【0018】

【数1】

【0019】

条件式（１）は、全系の焦点距離に対する第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離の比を規定するものである。
条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成パワーが、全系のパワーに対して過小となるため、フォーカス群としての機能が弱まってしまう。従ってフォーカシング時における移動量の増大とそれに伴うレンズの大型化を招いてしまうため好ましくない。
また、条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成パワーが、全系のパワーに対して過大となるため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とで収差が生じやすくなる。そのため、フォーカシング時の収差補正がより困難となり、フォーカシング時のレンズ性能の変動が大きくなりやすくなるため好ましくない。
本実施形態においては、レンズ系１０が条件式（１）を満足することで、良好な収差補正を行いつつも少ない移動量でフォーカシングを行うことができる。

【0020】

また、本実施形態におけるレンズ系１０は、条件式（２）を満足する。

【0021】

【数2】

【0022】

条件式（２）は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離に対するレンズ系１０全系の焦点距離の比を規定するものである。第３レンズ群Ｇ３は、軸外光線の像面への入射角を小さくする役割や、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２で発生する残存収差を良好に補正して結像性能を向上する役割を有している。
かかる条件式（２）の範囲外になると、第３レンズ群Ｇ３のパワーが、レンズ系１０全系のパワーに対して過大となるため、フォーカス群である第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２との収差のやり取りのバランスが良好に取れなくなり、フォーカシング時のレンズ性能の変動が大きくなりやすいという問題がある。
本実施形態では、かかる条件式（２）を満足することで、良好な収差補正を行いつつも、フォーカシング時の収差の変動を抑制する。

【0023】

また本実施形態におけるレンズ系１０は、条件式（３）を満足する。

【0024】

【数3】

【0025】

条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側レンズ面から、第３レンズ群Ｇ３の最も像側レンズ面までの距離に対する負レンズＬ_３２の像側レンズ面から正レンズＬ_３３の物体側レンズ面までの距離の比を規定するものである。
言い換えると、条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３のレンズ長に対する負レンズＬ_３２と正レンズＬ_３３との間のレンズ間隔の比である。
かかる条件式（３）から明らかなように、本実施形態においては、何れの数値実施例においても、ｄ≠０である。
このように、負レンズＬ_３２と正レンズＬ_３３との間隔が有限の値をとることで、負レンズＬ_３２と正レンズＬ_３３との間の空間が空気レンズとしてはたらき、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２で発生する残存収差を良好に補正することが可能となる。

【0026】

条件式（３）の上限を超えると、負レンズＬ_３２と正レンズＬ_３３の間隔が第３レンズ群Ｇ３のレンズ長に対して過大となってしまう。そのため、第３レンズ群Ｇ３を構成する各レンズＬ_３１、Ｌ_３２、Ｌ_３３の形状に制限が生じてしまい、良好な収差補正を行うことが困難となる。
また、条件式（３）の下限を下回ると、負レンズＬ_３２と正レンズＬ_３３の間隔が第３レンズ群Ｇ３のレンズ全長に対して過小となってしまう。そのため、空気レンズとしての効果が十分に得られず、特に球面収差やコマ収差の良好な収差補正が難しくなるため、好ましくない。

【0027】

本実施形態においては、条件式（１）〜（３）を満足することで、フォーカシング時のレンズ性能の変動を十分に抑制することが可能となる。

【0028】

なお、条件式（１）については、さらに、０．８０＜ｆ_１ｇ２ｇ／ｆ＜１．０５の範囲内であることがより好ましい。
かかる範囲とすることで、更に良好な収差補正を行いつつ、少ない移動量でフォーカシングを行うことができる。
また、第３レンズ群Ｇ３の正レンズＬ_３１と、負レンズＬ_３２とは接合レンズとして一体に形成されることが望ましい。
第３レンズ群Ｇ３において、正のパワーを有する正レンズＬ_３１と負のパワーを有する負レンズＬ_３２とは収差をやり取りしており、特にコマ収差の低減に寄与している。
かかる２つのレンズを接合レンズとすることで、組み立て時に生じる製造誤差の影響を受けにくくし、安定した性能の確保が可能となる。

【0029】

また、正レンズＬ_３１は、物体側レンズ面Ｓ_３１ａが、物体側に凹面を向けていることが好ましい。また、正レンズＬ_３３は、物体側レンズ面Ｓ_３１ａの曲率半径Ｒ_ｓ３１ａが、像側レンズ面Ｓ_３１ｂの曲率半径Ｒ_ｓ３１ｂの絶対値よりも小さいことが望ましい。
球面収差とコマ収差のやりとりを行うレンズ面を、上述のように設定することで、フォーカシングに伴う球面収差とコマ収差の変動をさらに抑制することができる。

【0030】

また、レンズ系１０は、正レンズＬ_３１の焦点距離：ｆ_L31、正レンズＬ_３３の焦点距離：ｆ_L33、としたとき、条件式（４）を満足する。

【0031】

【数4】

【0032】

条件式（４）は、正レンズL_３１の焦点距離に対する正レンズL_３３の焦点距離の比を規定する。
条件式（４）の範囲内にあることで、第３レンズ群Ｇ３における正のパワーの分配が適正な範囲内でバランスよく分担されるから、特に球面収差とコマ収差の補正を良好に補正することができる。
条件式（４）の範囲外になってしまうと、第３レンズ群Ｇ３における正のパワーのバランスが片方に偏ってしまうため、収差のバランスが崩れて性能の劣化が生じやすくなる。

【0033】

さらに、レンズ系１０は、負レンズＬ_３２の焦点距離：ｆ_L32、正レンズＬ_３１の焦点距離：ｆ_L31としたとき、条件式（５）を満足する。

【0034】

【数5】

【0035】

条件式（５）は、正レンズL_３１の焦点距離に対する負レンズL_３２の焦点距離の比を規定する。
条件式（５）の上限を超えると、負レンズL_３２のパワーが過大となって最も像側に配置されている正レンズＬ_３３との収差のやり取りが過剰となって、良好な収差補正が難しくなる。
条件式（５）の下限を下回ると、負レンズＬ３２の負のパワーが過小となり、正レンズＬ_３１と負レンズＬ_３３との間での収差補正が不十分になり好ましくない。

【0036】

条件式（５）を満足することで、第３レンズ群Ｇ３の収差補正を良好に補正することができる。

【0037】

またレンズ系１０では、負レンズＬ_３２の像側レンズ面の曲率半径：Ｒ_Ｌ３２ｂ、正レンズＬ_３３の物体側レンズ面の曲率半径：Ｒ_Ｌ３３ａ、としたとき、条件式（６）を満足する。

【0038】

【数6】

【0039】

条件式（６）では、負レンズＬ_３２、正レンズＬ_３３で作られるレンズ面の光学的形状を規定するものである。
条件式（６）の上限を超えると、負レンズＬ_３２の像側レンズ面の曲率半径と正レンズＬ_３１の物体側レンズ面の曲率半径とが近い値になりすぎてしまい、球面収差と像面湾曲の補正が不足気味になってしまうとともに、外向きのコマ収差が発生しやすくなる。
逆に条件式（６）の下限を下回ると、球面収差がオーバー側に発生しやすくなったり、内向きのコマ収差が発生しやすくなる。

【0040】

また、レンズ系１０は、フォーカシング時に第１レンズ群Ｇ１は像面に対して固定されていることが望ましい。
かかる構成とすることで、フォーカシング用の移動機構を簡略化して、メカを含めたレンズ全体の小型化が容易となる。

【0041】

さらに第１レンズ群Ｇ１は、像側に凹面を向けた負レンズＬ_１４を有し、負レンズＬ_１４よりも物体側に配置された少なくとも２つの正レンズＬ_１２、Ｌ_１３と、最も物体側に配置された負レンズＬ_１１と、を有している。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向けて順に、物体側に凹面を向けた負レンズＬ_２１、正レンズＬ_２２、正レンズＬ_２３を有している。
このような構成とすることで、絞り３０に対して対称型のガウスタイプに近い配置となるから、フォーカス群で発生する各種収差を十分に小さい値に抑えることができる。

【0042】

なお第１レンズ群Ｇ１は、既に述べたように屈折力が物体側から像側へ向かって順に正、正、負の３枚構成とするとしても良い。
かかる構成とすれば、更に少ないレンズ枚数で、各種収差を十分に小さい値に抑えることができる。

【0043】

レンズ系１０は、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置された負レンズＬ_１４の像側レンズ面の曲率半径：Ｒ_Ｌ１ｇｂ、第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ_２１の物体側レンズ面Ｓ_２１ａの曲率半径：Ｒ_Ｌ２ｇａとしたとき、条件式（７）を満足する。

【0044】

【数7】

【0045】

条件式（７）は、絞りを挟んで第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との隣接面で形成される「負の空気レンズ」の形状を規制するものである。
条件式（７）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置された負レンズＬ_１４の像側レンズ面Ｓ_１４ｂの曲率半径が過大になってしまう。
他方、条件式（７）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ_２１の物体側レンズ面Ｓ_２１ａの曲率半径が過大となってしまう。

【0046】

本実施形態では、かかる条件式（７）の範囲内とすることで、絞り３０を挟んだ物体側の凹面と像側の凹面とのパワー配分が適切に行われ、特にコマ収差の良好な補正を容易にする。

【0047】

さらにレンズ系１０は、正レンズＬ_２２の像側レンズ面の曲率半径：Ｒ_Ｌ２２ｂ、正レンズＬ_２３の物体側のレンズ面の曲率半径：Ｒ_Ｌ２３ａ、とすると条件式（８）を満足する。

【0048】

【数8】

【0049】

かかる条件式（８）は、正レンズＬ_２２と正レンズＬ_２３との間に形成される形状を規制することで、かかる空気レンズの形状を規制する。
条件式（８）の上限を超えると、正レンズＬ_２２の像側レンズ面の曲率半径が過大になるため、内向きのコマ収差が生じやすくなったり、球面収差の補正がオーバー側に生じやすい。
条件式（８）の下限を下回ると、正レンズＬ_２３の物体側レンズ面の曲率半径が過大になるため、外向きのコマ収差が生じやすくなったり、球面収差がアンダー側に生じやすい。
このように、条件式（８）の範囲内に収めることで、レンズ系１０は、球面収差とコマ収差を良好に補正することができる。

【0050】

また、レンズ系１０は、絞り３０の像側に隣接されるレンズが負レンズである場合には、当該負レンズのｄ線に対する屈折率：ｎｄ_ｎ、ｄ線に対するアッベ数：νｄ_ｎ、g線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率n_g,n_F,n_cとしたときの部分分散比：θg,F(=((n_g-n_F)/(n_F-n_c))としたとき、以下の条件式（９）〜（１１）を満足する。

【0051】

【数9】

【0052】

【数10】

【0053】

【数11】

【0054】

条件式（９）〜（１１）は何れも、第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ_２１の硝材の屈折率、アッベ数、異常分散性を示すものであり、高屈折率でありながら、高分散、かつ異常分散性を有するから、単色収差を補正しつつ色収差を十分に補正することが可能である。
また、本発明の結像レンズは、レンズ系１０を構成するすべてのレンズが球面レンズであることが望ましい。
非球面や回折面を備えたレンズであっても良いが、かかるレンズ系１０を球面レンズのみで構成することで、成形用の金型などのコスト低減に寄与する。

【0055】

また、本発明の結像レンズは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを構成するすべてのレンズ材質が、無機固体材料であることが望ましい。
有機材料や有機無機ハイブリッド素材では、一般に温度や湿度の変化に弱く、光学性能の低下につながる恐れがあるが、無機固体材料であれば、安定しているため温度・湿度等による光学性能の低下を受けにくい。

【0056】

以上述べた各構成により、本発明の結像レンズを用いることでフォーカシング時に性能の劣化を招くことなく無限遠から近距離まで良好に収差補正可能な高性能な撮像装置が得られる。

【0057】

以下、本発明の結像レンズとして、レンズ系１０の具体的な数値実施例として示す。実施例１〜５に示す通り、いずれのレンズ系１０においても、収差は十分に補正され、非常に良好な像性能を確保し得る。
実施例における記号の意味は以下の通りである。

【0058】

F：Fナンバ
Y’：像高
R：曲率半径
D：面間隔
Nd：d線に対する屈折率
νd：d線に対するアッベ数
BF：バックフォーカス
θg,F：部分分散比
WD：ワーキングディスタンス（物体から最も物体側に位置するレンズの物体側レンズ面の頂点までの距離）

【0059】

また、以下に示す収差図において、球面収差の図中の破線は正弦条件を表している。
非点収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを示している。

【0060】

各実施例の収差図に示されるように、各実施例とも収差は高いレベルで補正され、フォーカシングによる球面収差が十分に抑制されている。コマ収差、像面湾曲の変化も最周辺部まで良好に抑制されている。
また歪曲収差も絶対値で至近から無限までの測定で０．８％となっている。
すなわち、実施例１〜５のレンズは、何れも各種収差が十分に低減されており、画角２４〜３８°Ｆナンバ１．８程度で、８００万画素程度の撮像素子にまで対応した解像力を有し、無限遠物体からワーキングディスタンス０.１ｍの至近距離を、直線を直線として描画可能であり、フォーカシング時の性能の変化が少ない高精度は結像レンズである。
以上の通りに、本発明に係る結像レンズは、数値実施例１乃至５に示した具体的な構成において、収差が十分に補正されている。良好な光学性能を確保し得ることは、各実施例より明らかである。

【0061】

（数値実施例１）
図２は、実施例１に係るレンズ系１０の光学配置図を示している。物体側（紙面左側）から順番に、第１レンズＬ_１１から第１０レンズＬ_３３で構成され、絞り３０は第４レンズたる負レンズＬ_１４と第５レンズたる負レンズＬ_２１との間に設置される。
かかる実施例１において、無限遠に合焦した状態での収差図を図３、ワーキングディスタンス：０．２５ｍに合焦した状態での収差図を図４、ワーキングディスタンス：０．１０ｍに合焦した状態での収差図を図５、にそれぞれ示す。

【0062】

【表1】

【0063】

【表2】

【0064】

表２に記した間隔Ａは、それぞれのワーキングディスタンスの値にフォーカシングした時の表１に示したＡに対応するレンズ間隔である。
上記に示した各条件式（１）〜（１１）に関する数値は、表３に示す通りである。

【0065】

焦点距離f：16.00
Fナンバ：1.84
半画角ω： 19.0

【0066】

【表3】

【0067】

（数値実施例２）
図６は、実施例２に係るレンズ系１０の光学配置図を示している。物体側（紙面左側）から順番に、第１レンズＬ_１１から第１０レンズＬ_３３で構成され、絞り３０は第４レンズＬ_１４と第５レンズＬ_２１の間に設置される。
かかる実施例２において、無限遠に合焦した状態での収差図を図７、ワーキングディスタンス：０．２５ｍに合焦した状態での収差図を図８、ワーキングディスタンス：０．１０ｍに合焦した状態での収差図を図９、にそれぞれ示す。

【0068】

【表4】

【0069】

【表5】

【0070】

表５に記した間隔Ａは、それぞれのワーキングディスタンスの値にフォーカシングした時の表４に示したＡに対応するレンズ間隔である。
上記に示した各条件式（１）〜（１１）に関する数値は、表６に示す通りである。

【0071】

焦点距離f：16.01
Fナンバ：1.84
半画角ω：19.0

【0072】

【表6】

【0073】

（数値実施例３）
図１０は、実施例３に係るレンズ系１０の光学配置図を示している。物体側（紙面左側）から順番に、第１レンズＬ_１１から第１０レンズＬ_３３で構成され、絞り３０は第４レンズＬ_１４と第５レンズＬ_２１の間に設置される。
かかる実施例３において、無限遠に合焦した状態での収差図を図１１、ワーキングディスタンス：０．２５ｍに合焦した状態での収差図を図１２、ワーキングディスタンス：０．１０ｍに合焦した状態での収差図を図１３、にそれぞれ示す。

【0074】

【表7】

【0075】

【表8】

【0076】

表８に記した間隔Ａは、それぞれのワーキングディスタンスの値にフォーカシングした時の表７に示したＡに対応するレンズ間隔である。
上記に示した各条件式（１）〜（１１）に関する数値は、表９に示す通りである。

【0077】

焦点距離f：16.00
Fナンバ：1.84
半画角ω： 19.0

【0078】

【表9】

【0079】

（数値実施例４）
図１４は、実施例４に係るレンズ系１０の光学配置図を示している。物体側（紙面左側）から順番に、第１レンズＬ_１１から第１０レンズＬ_３３で構成され、絞り３０は第４レンズＬ_１４と第５レンズＬ_２１の間に設置される。
かかる実施例４において、無限遠に合焦した状態での収差図を図１５、ワーキングディスタンス：０．２５ｍに合焦した状態での収差図を図１６、ワーキングディスタンス：０．１０ｍに合焦した状態での収差図を図１７、にそれぞれ示す。

【0080】

【表10】

【0081】

【表11】

【0082】

表１１に記した間隔Ａは、それぞれのワーキングディスタンスの値にフォーカシングした時の表１０に示したＡに対応するレンズ間隔である。
上記に示した各条件式（１）〜（１１）に関する数値は、表１２に示す通りである。

【0083】

焦点距離f：16.00
Fナンバ：1.84
半画角ω： 19.0

【0084】

【表12】

【0085】

（数値実施例５）
図１８は、実施例５に係るレンズ系１０の光学配置図を示している。物体側（紙面左側）から順番に、第１レンズＬ_１１から第９レンズＬ_３３で構成され、絞り３０は第３レンズと第４レンズとの間に設置される。
かかる実施例５において、無限遠に合焦した状態での収差図を図１９、ワーキングディスタンス：０．２５ｍに合焦した状態での収差図を図２０、ワーキングディスタンス：０．１０ｍに合焦した状態での収差図を図２１、にそれぞれ示す。

【0086】

【表13】

【0087】

【表14】

【0088】

表１４に記した間隔Ａは、それぞれのワーキングディスタンスの値にフォーカシングした時の表１３に示したＡに対応するレンズ間隔である。
上記に示した各条件式（１）〜（１１）に関する数値は、表１５に示す通りである。

【0089】

焦点距離f：24.98
Fナンバ：1.84
半画角ω： 12.4

【0090】

【表15】

【0091】

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに異なる実施形態や変形例を適宜に組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0092】

１０ 結像光学系（レンズ系）（結像レンズ）
２０ 撮像素子
１００ 撮像装置
ｆ 全系の焦点距離
f_１ｇ２ｇ 第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ_３ｇ 第３レンズ群の焦点距離
ｆ_Ｌ３１ 第３レンズ群の最も物体側に配置された正レンズの焦点距離
ｆ_Ｌ３２ 第３レンズ群の負レンズの焦点距離
ｆ_Ｌ３３ 第３レンズ群の最も像側に配置された正レンズの焦点距離
Ｌ_２１ 第２レンズ群の負レンズ
Ｌ_２２ 第２レンズ群の物体側に配置された正レンズ
Ｌ_２３ 第２レンズ群の像側に配置された正レンズ
Ｌ_３１ 像側に凸面を向けた正レンズ（第３レンズ群の最も物体側に配置された正レンズ）
Ｌ_３２ 第３レンズ群の負レンズ
Ｌ_３３ 第３レンズ群の最も像側に配置された正レンズ
Ｒ_Ｌ１ｇｂ 第１レンズ群の最も像側に配置される負レンズの像側レンズ面の曲率半径
Ｒ_Ｌ２ｇａ 第２レンズ群の負レンズの物体側レンズ面の曲率半径
Ｒ_Ｌ２２ｂ 第２レンズ群の物体側に配置された正レンズの像側レンズ面の曲率半径
Ｒ_Ｌ２３ａ 第２レンズ群の像側に配置された正レンズの物体側レンズ面の曲率半径

【先行技術文献】

【特許文献】

【0093】

【特許文献1】特開２０１６−６１９１８号公報

【特許文献2】特許第４３６１３０４号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】