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(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】
(24)【登録日】2022-03-18
(45)【発行日】2022-03-29
(54)【発明の名称】撮像レンズおよび撮像装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 13/02 20060101AFI20220322BHJP
   G02B 5/18 20060101ALI20220322BHJP
【FI】
G02B13/02
G02B5/18
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2019022760
(22)【出願日】2019-02-12
(65)【公開番号】P2020134536
(43)【公開日】2020-08-31
【審査請求日】2021-01-25
(73)【特許権者】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 広樹
【審査官】堀井 康司
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-080877(JP,A)
【文献】特開2014-089385(JP,A)
【文献】特開2014-109700(JP,A)
【文献】特開2019-008047(JP,A)
【文献】特開2016-218276(JP,A)
【文献】特開2012-123152(JP,A)
【文献】特開2009-271354(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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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からのいずれか1項に記載の撮像レンズ。
【請求項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。
【請求項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枚含む請求項に記載の撮像レンズ。
【請求項10】
0.9<(Rp1+Rp2)/(Rp1-Rp2)<3 (3-1)
で表される条件式(3-1)を満足する請求項に記載の撮像レンズ。
【請求項11】
0.13<θgF2-θgF1<0.2 (4-1)
で表される条件式(4-1)を満足する請求項に記載の撮像レンズ。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、撮像レンズ、および撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2012-2999号公報
【文献】特開2018-72623号公報
【文献】特開2018-87965号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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。
【0008】
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)
【0009】
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)
【0010】
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)
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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)
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【発明の効果】
【0020】
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。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】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。
図2】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。
図3】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。
図4】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。
図5】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。
図6】本開示の実施例1の撮像レンズの各収差図である。
図7】本開示の実施例2の撮像レンズの各収差図である。
図8】本開示の実施例3の撮像レンズの各収差図である。
図9】本開示の実施例4の撮像レンズの各収差図である。
図10】本開示の実施例5の撮像レンズの各収差図である。
図11】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。
図12】回折光学素子の一例を説明するための概念図である。
図13】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。
図14】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。
【発明を実施するための形態】
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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)
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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)
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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)
【0038】
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)
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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+A4×h+A6×h+A8×h+A10×h10 (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。
【0050】
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。
【0051】
【表1】
【0052】
【表2】
【0053】
【表3】
【0054】
【表4】
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
[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。
【0058】
【表5】
【0059】
【表6】
【0060】
【表7】
【0061】
【表8】
【0062】
[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。
【0063】
【表9】
【0064】
【表10】
【0065】
【表11】
【0066】
【表12】
【0067】
[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。
【0068】
【表13】
【0069】
【表14】
【0070】
【表15】
【0071】
【表16】
【0072】
[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。
【0073】
【表17】
【0074】
【表18】
【0075】
【表19】
【0076】
【表20】
【0077】
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。
【表21】
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【符号の説明】
【0085】
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
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