(57)【要約】【課題】  コンパクトな構成でありながら良好な収差性能を発揮することが可能な撮像レンズを提供する。【解決手段】  この撮像レンズでは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群Ｇ１と、絞りと、正の屈折力を有する後群Ｇ２とを備えている。前群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズＬ２と、両凹形状をなす第３レンズＬ３と、両凸形状をなす第４レンズＬ４とを有している。後群Ｇ２は、物体側から順に、正の第５レンズＬ５と、正の第６レンズＬ６および負の第７レンズＬ７からなる第１接合レンズＬ６７と、正の第８レンズＬ８および負の第９レンズＬ９からなる第２接合レンズＬ８９とを有している。さらに、結像面Ｓimgに対して後群Ｇ２のみを光軸方向へ移動させることによってフォーカシングを行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とを備え、
前記前群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズと、両凹形状をなす第３レンズと、両凸形状をなす第４レンズとを有し、
前記後群は、物体側から順に、正の第５レンズと、正の第６レンズおよび負の第７レンズからなる第１の接合レンズと、正の第８レンズおよび負の第９レンズからなる第２の接合レンズとを有し、
かつ、結像面に対し、前記後群のみを光軸方向へ移動させることによってフォーカシングを行う
ことを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
さらに、以下の条件式（１）から（３）を満足するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
４．０＜ｆ１／ｆ＜６．６  ……（１）
―７．３＜ｆＦ／ｆ＜―４．４  ……（２）
１．２３＜ｆＲ／ｆ＜１．３６  ……（３）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆＦ：前群の焦点距離
ｆＲ：後群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理用カメラや監視用カメラ等に好適な固定焦点の撮像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＣＤ（電荷結合素子）などの撮像素子を備えたテレビカメラが普及している。このようなテレビカメラにおける撮像レンズ系としては、一般に、広画角であると共に焦点距離に対して十分に長いバックフォーカスを確保し易いレトロフォーカス型の撮像レンズ（以下、レトロフォーカス型レンズ）が採用されている。これは、撮像レンズ系と撮像素子との間にローパスフィルタや赤外線カットフィルタなど、他の光学部品を配置する空間が必要となるからである。このレトロフォーカス型レンズは、絞りを挟むように物体側から順に負の群（前群）と正の群（後群）とを配置し、絞りに対して前後非対称な構成をなすものである。
【０００３】
このようなレトロフォーカス型レンズとしては、最も物体側に正のレンズを配置することにより、広画角化に伴う負の歪曲収差を抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１８１３７６号公報
【０００４】
特許文献１のレトロフォーカス型レンズは、全体を繰り出すことによりフォーカシングを行うようになっている。そのため、繰り出し時におけるレンズ系の全長が大きくなることに加え、レンズ駆動部への負担が増大してしまう。そこで、このような問題を解決するものとして、レンズ系の後群のみを繰り出すことによりフォーカシングを行う２群７枚構成のレトロフォーカス型レンズが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。これによれば、レンズ系の全長を一定に保持したままフォーカシングを行うことが可能である。
【特許文献２】特開平８−１６６５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、より大きな画素数を有する撮像素子の開発によって、テレビカメラの高画質化が進んでいる。これと並行してカメラ全体のコンパクト化も進んでいる。このような背景により、テレビカメラに搭載される撮像レンズに対しても光学性能の向上および小型化への要求が強まっている。特にＦＡ（Factory Automation）等の用途で用いられる画像処理用カメラに搭載される場合には、極めて高い結像性能が要求されるので、球面収差や非点収差あるいはディストーションなどの諸収差を極めて良好に補正する必要がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載のレトロフォーカス型レンズでは、諸収差、特にディストーションが大きく、今後、さらなる高画素化への対応が困難となることが予想される。
【０００７】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、コンパクトな構成でありながら良好な収差性能を発揮することが可能な撮像レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とを備えている。ここで、前群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズと、両凹形状をなす第３レンズと、両凸形状をなす第４レンズとを有している。一方の後群は、物体側から順に、正の第５レンズと、正の第６レンズおよび負の第７レンズからなる第１の接合レンズと、正の第８レンズおよび負の第９レンズからなる第２の接合レンズとを有している。さらに、この撮像レンズは、結像面に対して後群のみを光軸方向へ移動させることによってフォーカシングを行うようにしたものである。
【０００９】
本発明による撮像レンズでは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とを備えることにより、十分なバックフォーカスが得られる。加えて、結像面に対して後群のみを繰り出すような構成とすることで全長を短くしつつ、２群９枚構成とすることで、従来の７枚構成の場合よりも収差が良好に補正される。前群では、第１レンズが正の屈折力を有することにより正の歪曲収差が発生し、これと、後続の第２レンズおよび第３レンズで発生する負の歪曲収差とが互いに打ち消し合うこととなる。さらに、第２レンズの像側の面と第３レンズの両面とにより負の屈折力が分配されることにより、負の歪曲収差の発生そのものが抑制される。一方、後群では、第５，第６および第８レンズによって正の屈折力が分配されることで球面収差の発生が抑制されるうえ、第１および第２の接合レンズの存在により、色収差（特に軸上色収差）の発生が抑制される。
【００１０】
本発明の撮像レンズでは、さらに、以下の条件式（１）から（３）を満足するように構成されていることが望ましい。
４．０＜ｆ１／ｆ＜６．６  ……（１）
―７．３＜ｆＦ／ｆ＜―４．４  ……（２）
１．２３＜ｆＲ／ｆ＜１．３６  ……（３）
但し、ｆ１は第１レンズの焦点距離であり、ｆＦは前群の焦点距離であり、ｆＲは後群の焦点距離であり、ｆは全系の焦点距離である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の撮像レンズによれば、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、絞りと、正の屈折力を有する後群とを備え、前群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズと両凹形状をなす第３レンズと両凸形状をなす第４レンズとを有し、後群が、物体側から順に、正の第５レンズと正の第６レンズおよび負の第７レンズからなる第１の接合レンズと正の第７レンズおよび負の第８レンズからなる第２の接合レンズとを有し、かつ、結像面に対し、後群のみを光軸方向へ移動させることによってフォーカシングを行うようにしたので、全長を一定としたままフォーカシングを行うことができ、コンパクトな構成を確保しつつ、画像処理用カメラ等への搭載に適した極めて良好な収差性能を発揮することができる。
【００１２】
具体的には、前群において、正の第１レンズを配置することにより正の歪曲収差を発生させ、この正の歪曲収差と後続の第２レンズおよび第３レンズで発生する負の歪曲収差とを互いにキャンセルさせることができる。さらに、第２レンズと第３レンズとが負の屈折力を分配するようにしたので、負の歪曲収差の発生そのものを抑制することができる。一方、後群において、正の屈折力を第５，第６および第８レンズが分配するようにしたので球面収差の発生を抑制できるうえ、第１および第２の接合レンズを設けることにより、色収差（特に軸上色収差）の発生をも抑制することができる。
【００１３】
さらに、条件式（１）から（３）を満足することにより、諸収差の補正とバックフォーカスの確保とをバランス良く保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの一構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図３）のレンズ構成に対応している。また、図２は、本実施の形態に係る撮像レンズにおける他の構成例を示している。図２の構成例は、後述の第２の数値実施例（図４）のレンズ構成に対応している。なお、各構成例共に基本的な構成は同じなので、以下では、図１に示した撮像レンズの構成を基本にして説明する。本実施の形態の撮像レンズは、特に、高画素の撮像素子を備えた画像処理用カメラに好適に用いられる。図１において、符号Ｚobjで示す側が物体側（被写体側）であり、符号Ｚimgで示す側が像面側（結像側）である。符号Ｒｉ（Ｒ１〜Ｒ１９）は、開口絞り（以下、単に絞りという。）Ｓｔも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像面側に向かうに従い順次増加するｉ番目の構成要素の面Ｓｉ（ｉ＝１〜１９）の曲率半径を示す。ここで、符号Ｓ９が絞りＳｔに対応する。符号Ｄｉ（Ｄ１〜Ｄ１９）は、ｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓi+1との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００１６】
この撮像レンズは、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する前群Ｇ１と、絞りＳｔと、全体として正の屈折力を有する後群Ｇ２とを備えている。この撮像レンズの結像面Ｓimgには、ＣＣＤ等の撮像素子（図示せず）が配置され、この撮像素子と後群Ｇ２との間には、カバーガラス等の平行平面板ＧＣが配置されている。この撮像レンズでは、結像面Ｓimgに対し、後群Ｇ２のみを光軸Ｚ１方向へ移動させることによってフォーカシングを行うようになっている。
【００１７】
前群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズＬ２と、両凹形状をなす第３レンズＬ３と、両凸形状をなす第４レンズＬ４とを有している。
【００１８】
一方、後群Ｇ２は、物体側から順に、正の第５レンズＬ５と、正の第６レンズＬ６および負の第７レンズＬ７からなる第１接合レンズＬ６７と、正の第８レンズＬ８および負の第９レンズＬ９からなる第２接合レンズＬ８９とを有している。
【００１９】
さらに、この撮像レンズは、以下の条件式（１）〜（３）を満足するように構成されている。ここで、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離であり、ｆＦは前群Ｇ１の焦点距離であり、ｆＲは後群Ｇ２の焦点距離であり、ｆは全系の焦点距離である。
【００２０】
４．０＜ｆ１／ｆ＜６．６  ……（１）
―７．３＜ｆＦ／ｆ＜―４．４  ……（２）
１．２３＜ｆＲ／ｆ＜１．３６  ……（３）
【００２１】
次に、以上のように構成された撮像レンズの作用および効果を説明する。
【００２２】
この撮像レンズでは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する前群Ｇ１と、絞りＳｔと、全体として正の屈折力を有する後群Ｇ２とを備えることにより、十分なバックフォーカスを得るようにしている。加えて、結像面に対して後群のみを繰り出すような構成とすることで全長を短くしつつ２群９枚構成とすることで、収差がより良好に補正される。前群Ｇ１では、正の屈折力を有する第１レンズＬ１が、透過光に対して正の歪曲収差を発生させる一方、後続の第２レンズＬ２および第３レンズＬ３が、透過光に対して負の歪曲収差を発生させるように作用する。したがって、物体側からの入射光は、第１レンズＬ１を透過することにより正の歪曲収差を生じるものの、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とを順次透過することで負の歪曲収差の作用を受けるので、前群Ｇ１全体を透過した際には歪曲収差がキャンセルされることとなる。さらに、第２レンズＬ２の面Ｓ４と第３レンズＬ３の面Ｓ５，Ｓ６とによって負の屈折力が分配されることにより、負の歪曲収差の発生そのものが抑制される。一方、後群Ｇ２では、第５，第６および第８レンズＬ５，Ｌ６，Ｌ８によって正の屈折力が分配されることで球面収差の発生が抑制されることに加え、第１接合レンズＬ６７および第２接合レンズＬ８９が、色収差（特に軸上色収差）の発生を抑制するように作用する。
【００２３】
ここで、上記した条件式（１）〜（３）の意義について説明する。
【００２４】
条件式（１）は、全系の屈折力（１／ｆ）に対する第１レンズＬ１の屈折力（１／ｆ１）の大きさを表す量（ｆ１／ｆ）の適正な範囲を表す式である。第１レンズ群Ｇ１の屈折力配分を適正化することにより、諸収差の補正と、小型化とをバランス良く確保することができる。ここで、条件式（１）の下限を下回って第１レンズＬ１の屈折力が強くなりすぎると、前群Ｇ１全体としての負の屈折力が弱くなってしまうので、十分なバックフォーカスを確保することが困難となる。一方、条件式（１）の上限を超えて第１レンズＬ１の屈折力が弱くなりすぎると、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３において発生する負の歪曲収差を補正しきれなくなってしまう。
【００２５】
条件式（２）は、全系の屈折力（１／ｆ）に対する前群Ｇ１の屈折力（１／ｆＦ）の大きさを表す量（ｆＦ／ｆ）の適正な範囲を表す式である。前群Ｇ１の屈折力配分を適正化することにより、諸収差の補正と、小型化とをバランス良く確保することができる。ここで、条件式（２）の下限を下回って前群Ｇ１の負の屈折力が弱くなりすぎると、十分なバックフォーカスを確保することが困難となる。一方、条件式（２）の上限を超えて前群Ｇ１の負の屈折力が強くなりすぎると、ペッツバール和の補正が過剰となり像面が正方向（像側）へ倒れると共に、歪曲収差が増大してしまう。
【００２６】
条件式（３）は、全系の屈折力（１／ｆ）に対する後群Ｇ２の屈折力（１／ｆＲ）の大きさを表す量（ｆＲ／ｆ）の適正な範囲を表す式である。後群Ｇ２の屈折力配分を適正化することにより、諸収差の補正と、小型化とをバランス良く確保することができる。ここで、条件式（３）の下限を下回って後群Ｇ２の正の屈折力が強くなりすぎると、十分なバックフォーカスを確保することが困難となる。一方、条件式（３）の上限を超えて後群Ｇ２の正の屈折力が弱くなりすぎると、フォーカシングを行う際の繰り出し量が増加し、フォーカシングによる収差の変動が増大してしまう。
【００２７】
このように、本実施の形態に係る撮像レンズによれば、前群Ｇ１および後群Ｇ２を上記のように構成し、さらに上記各条件式（１）〜（３）を満足することにより、十分なバックフォーカスを確保しつつコンパクトな構成とすることができるうえ、画像処理用カメラ等への搭載にも好適な、極めて良好な収差性能を得ることができる。
【実施例】
【００２８】
次に、本実施の形態に係る撮像レンズの具体的な数値実施例について説明する。
【００２９】
以下では、第１および第２の数値実施例（実施例１，２）をまとめて説明する。ここで、図３および図５は、それぞれ図１および素２に示した撮像レンズの構成にそれぞれ対応する基本レンズデータを示している。
【００３０】
図３および図５におけるＳｉ（面番号）の欄には、各実施例の撮像レンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、絞りＳｔおよび平行平面板ＧＣを含めて像面側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１９）の構成要素の面の番号を示している。Ｒｉ（曲率半径）の欄には、図１および図２で付した符号Ｒｉに対応した、物体側からｉ番目（ｉ＝１〜１９）の面Ｓｉの曲率半径の値を示す。曲率半径Ｒｉの値が∞の部分は、平面であることを示す。同様に、Ｄｉ（面間隔）の欄には、図１および図２で付した符号Ｄｉに対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓi+1との光軸上の間隔を示す。ここで、曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの単位はミリメートル（ｍｍ）である。さらに、Ndj（屈折率）およびνdj（アッベ数）の欄には、平行平面板ＧＣも含めて、それぞれ、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜１０）のレンズ要素のｄ線（波長；５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。
【００３１】
また、実施例１，２における全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）およびＦナンバー（FNO.）の値を、図３および図５の欄外に示す。
【００３２】
さらに、実施例１，２に係る撮像レンズにおける各条件式の数値を図４にまとめて示す。
【００３３】
図４に示したデータから明らかなように、実施例１，２の撮像レンズは、いずれも上記条件式（１），（２）を満足している。
【００３４】
次に、図６（Ａ）〜（Ｄ）に、実施例１の撮像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示す。球面収差を示す図６（Ａ）においては、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）およびＣ線（６５６．３ｎｍ）についての値を示す。非点収差を示す図６（Ｂ）においては、実線がサジタル像面に対する収差を示し、破線がタンジェンシャル（メリジオナル）像面に対する収差を示す。倍率色収差を示す図６（Ｄ）においては、ｇ線およびＣ線についての値を示す。図６（Ａ）〜（Ｄ）において、特に波長を明記していないものは、ｄ線に対する収差を示す。また、FNO.はFナンバーを示し、ωは半画角を示す。
【００３５】
同様に、実施例２の撮像レンズについての諸収差を、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００３６】
以上、各数値データおよび各収差図に示したように、各実施例において、十分な長さのバックフォーカスを有すると共に５０°を超える画角を確保しつつ、収差が極めて良好に補正されている。
【００３７】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の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、面間隔および屈折率の値は、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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応する断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応する断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズにおける実施例１の基本レンズデータを示す図である。
【図４】第１および第２の実施例に係る撮像レンズにおける各条件式の数値を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る撮像レンズにおける実施例２の基本レンズデータを示す図である。
【図６】第１の実施例に係る撮像レンズの球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
【図７】第２の実施例に係る撮像レンズの球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｇ１…前群、Ｇ２…後群、ＧＣ…平行平面板、Ｌ１〜Ｌ９…第１〜第９レンズ、Ｌ６７，Ｌ８９…接合レンズ、Ｓｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第（ｉ＋１）番目のレンズ面との面間隔、Ｓimg…結像面（撮像面）、Ｓｔ…絞り、Ｚ１…光軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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