(57)【要約】【課題】レンズ枚数が少なく、合焦による収差変動が少なく、倍率色収差が小さく、良好な光学性能を有する撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】撮像レンズは、物体側から順に、合焦の際に不動の第１レンズ群Ｇ１と、絞りと、遠距離から近距離への合焦の際に物体側へ移動する正の第２レンズ群Ｇ２とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側より像側の面の曲率半径の絶対値が小さい負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズ、および負レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は、５枚以下のレンズからなり、最も像側から順に連続して、正のＺレンズＬｚ、像側より物体側の面の曲率半径の絶対値が小さい負のＹレンズＬｙ、および正のＸレンズＬｘを含む。【選択図】図１
2017146519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、合焦の際に像面に対して固定されている第１レンズ群と、絞りと、遠距離物体から近距離物体への合焦の際に像側から物体側へ移動し全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とから実質的になり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、物体側の面の曲率半径の絶対値より像側の面の曲率半径の絶対値が小さい負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズとから実質的になり、
前記第２レンズ群は５枚以下のレンズから実質的になり、
前記第２レンズ群は、最も像側から順に連続して、正レンズであるＺレンズと、像側の面の曲率半径の絶対値より物体側の面の曲率半径の絶対値が小さい負レンズであるＹレンズと、正レンズであるＸレンズとを含み、
下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
１５＜ν１＜３５    （１）
−１５＜ν１−νＹ＜１０    （２）
ただし、
ν１：前記第１レンズ群の前記負メニスカスレンズのｄ線基準のアッベ数
νＹ：前記Ｙレンズのｄ線基準のアッベ数
【請求項２】
前記第１レンズ群のレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比の中で前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの該部分分散比が最大であり、
前記第１レンズ群のレンズのｄ線基準のアッベ数の中で前記第１レンズ群の物体側から２番目のレンズの該アッベ数が最大である請求項１記載の撮像レンズ。
【請求項３】
下記条件式（３）を満足する請求項１または２記載の撮像レンズ。
２．５＜νＺ−νＹ＜４０    （３）
ただし、
νＺ：前記Ｚレンズのｄ線基準のアッベ数
【請求項４】
下記条件式（４）を満足する請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
−４＜ｆ２／ＲＹｆ＜−１    （４）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ＲＹｆ：前記Ｙレンズの物体側の面の曲率半径
【請求項５】
下記条件式（５）を満足する請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
０．４＜ｆ／ｆ２＜１    （５）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項６】
下記条件式（６）を満足する請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
−０．５５＜ｆ２／ｆ１＜０．５    （６）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
【請求項７】
下記条件式（１−１）を満足する請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
１７＜ν１＜２８    （１−１）
【請求項８】
下記条件式（２−１）を満足する請求項１から７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
−１０＜ν１−νＹ＜０    （２−１）
【請求項９】
下記条件式（３−１）を満足する請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズ。
３＜νＺ−νＹ＜３５    （３−１）
ただし、
νＺ：前記Ｚレンズのｄ線基準のアッベ数
【請求項１０】
下記条件式（４−１）を満足する請求項１から９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
−３．５＜ｆ２／ＲＹｆ＜−１．５    （４−１）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ＲＹｆ：前記Ｙレンズの物体側の面の曲率半径
【請求項１１】
下記条件式（５−１）を満足する請求項１から１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
０．４５＜ｆ／ｆ２＜０．８    （５−１）
ただし、
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項１２】
下記条件式（６−１）を満足する請求項１から１１のいずれか１項記載の撮像レンズ。
−０．５＜ｆ２／ｆ１＜０．４    （６−１）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
【請求項１３】
前記第２レンズ群は、前記Ｘレンズの物体側に該Ｘレンズに連続して、物体側の面の曲率半径の絶対値より像側の面の曲率半径の絶対値が小さい負レンズであるＷレンズを含み、
下記条件式（７）を満足する請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
０．１＜（ＲＸｆ−ＲＷｒ）／（ＲＸｆ＋ＲＷｒ）＜３    （７）
ただし、
ＲＸｆ：前記Ｘレンズの物体側の面の曲率半径
ＲＷｒ：前記Ｗレンズの像側の面の曲率半径
【請求項１４】
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、前記Ｘレンズと、前記Ｙレンズと、前記Ｚレンズとから実質的になる請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
【請求項１５】
前記絞りは合焦の際に前記第２レンズ群と一体的に移動する請求項１から１４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
【請求項１６】
下記条件式（８）を満足する請求項１３記載の撮像レンズ。
０．０１＜ｄＷＸ／ｆ２＜０．２    （８）
ただし、
ｄＷＸ：前記Ｗレンズの像側の面と前記Ｘレンズの物体側の面の光軸上の間隔
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項１７】
下記条件式（９）を満足する請求項１３または１６記載の撮像レンズ。
０．５＜ｆ２／ＲＷｒ＜４    （９）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ＲＷｒ：前記Ｗレンズの像側の面の曲率半径
【請求項１８】
下記条件式（１０）を満足する請求項１３、１６および１７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
−３＜ＲＷｒ／ＲＹｆ＜−０．５    （１０）
ただし、
ＲＷｒ：前記Ｗレンズの像側の面の曲率半径
ＲＹｆ：前記Ｙレンズの物体側の面の曲率半径
【請求項１９】
下記条件式（１１）を満足する請求項１４記載の撮像レンズ。
０．７５＜ｆ２／ｆ２１＜２    （１１）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ２１：前記第２レンズ群の最も物体側の前記正レンズの焦点距離
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか１項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】
本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、特に、ＦＡ（factory automation）用カメラ、マシンビジョン用カメラ、監視カメラ、デジタルカメラ、および／またはシネマ用カメラ等に好適な撮像レンズ、およびこの撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像レンズとして、例えば下記特許文献１、２に記載のレンズ系が知られている。特許文献１には、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、合焦の際に、第２レンズ群と開口絞りが移動する、もしくは第２レンズ群から第３レンズ群までが移動するレンズ系が記載されている。特許文献２には、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、合焦の際に第１レンズ群が移動するズームレンズが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３６７７９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、撮像レンズで物体を撮像して自動で検出等を行うマシンビジョンが繁用されている。撮像対象となる物体の形状、および撮像レンズから物体までの距離は様々であり、検出には正確さが要求される。そのため、使用される撮像レンズは合焦機能を有し、合焦による収差の変動、特に球面収差と非点収差の変動が少ないことが望まれている。また、マシンビジョン用カメラも含め、上記分野のカメラに用いられる撮像レンズは高解像であることが求められており、そのために倍率色収差が小さいことも望まれている。さらに、小型化および低コスト化の観点から、構成レンズ枚数が少ないことも望まれている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、少ないレンズ枚数で構成され、合焦による収差変動が少なく、倍率色収差が小さく、良好な光学性能を有する撮像レンズ、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】
【０００６】
本発明の撮像レンズは、物体側から順に、合焦の際に像面に対して固定されている第１レンズ群と、絞りと、遠距離物体から近距離物体への合焦の際に像側から物体側へ移動し全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とから実質的になり、第１レンズ群は、物体側から順に、物体側の面の曲率半径の絶対値より像側の面の曲率半径の絶対値が小さい負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズとから実質的になり、第２レンズ群は５枚以下のレンズから実質的になり、第２レンズ群は、最も像側から順に連続して、正レンズであるＺレンズと、像側の面の曲率半径の絶対値より物体側の面の曲率半径の絶対値が小さい負レンズであるＹレンズと、正レンズであるＸレンズとを含み、下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする。
１５＜ν１＜３５    （１）
−１５＜ν１−νＹ＜１０    （２）
ただし、
ν１：第１レンズ群の負メニスカスレンズのｄ線基準のアッベ数
νＹ：Ｙレンズのｄ線基準のアッベ数
【０００７】
本発明の撮像レンズにおいては、第１レンズ群のレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比の中で第１レンズ群の最も物体側のレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比が最大であり、第１レンズ群のレンズのｄ線基準のアッベ数の中で第１レンズ群の物体側から２番目のレンズのｄ線基準のアッベ数が最大であることが好ましい。
【０００８】
本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（３）〜（６）、（１−１）〜（６−１）のうちの少なくとも１つを満足することが好ましい。
２．５＜νＺ−νＹ＜４０    （３）
−４＜ｆ２／ＲＹｆ＜−１    （４）
０．４＜ｆ／ｆ２＜１    （５）
−０．５５＜ｆ２／ｆ１＜０．５    （６）
１７＜ν１＜２８    （１−１）
−１０＜ν１−νＹ＜０    （２−１）
３＜νＺ−νＹ＜３５    （３−１）
−３．５＜ｆ２／ＲＹｆ＜−１．５    （４−１）
０．４５＜ｆ／ｆ２＜０．８    （５−１）
−０．５＜ｆ２／ｆ１＜０．４    （６−１）
ただし、
νＺ：Ｚレンズのｄ線基準のアッベ数
νＹ：Ｙレンズのｄ線基準のアッベ数
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ＲＹｆ：Ｙレンズの物体側の面の曲率半径
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ν１：第１レンズ群の負メニスカスレンズのｄ線基準のアッベ数
【０００９】
本発明の撮像レンズにおいては、第２レンズ群は、Ｘレンズの物体側にＸレンズに連続して、物体側の面の曲率半径の絶対値より像側の面の曲率半径の絶対値が小さい負レンズであるＷレンズを含み、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
０．１＜（ＲＸｆ−ＲＷｒ）／（ＲＸｆ＋ＲＷｒ）＜３    （７）
ただし、
ＲＸｆ：Ｘレンズの物体側の面の曲率半径
ＲＷｒ：Ｗレンズの像側の面の曲率半径
【００１０】
本発明の撮像レンズにおいては、第２レンズ群が上記構成のＷレンズＬｗを上記位置に含み、上記条件式（７）を満足する場合は、さらに下記条件式（８）〜（１０）の少なくとも１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
０．０１＜ｄＷＸ／ｆ２＜０．２    （８）
０．５＜ｆ２／ＲＷｒ＜４    （９）
−３＜ＲＷｒ／ＲＹｆ＜−０．５    （１０）
ただし、
ｄＷＸ：Ｗレンズの像側の面とＸレンズの物体側の面の光軸上の間隔
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ＲＷｒ：Ｗレンズの像側の面の曲率半径
ＲＹｆ：Ｙレンズの物体側の面の曲率半径
【００１１】
本発明の撮像レンズにおいては、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、Ｘレンズと、Ｙレンズと、Ｚレンズとから実質的になることが好ましい。そして、このように構成した場合は、下記条件式（１１）を満足することが好ましい。
０．７５＜ｆ２／ｆ２１＜２    （１１）
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ２１：第２レンズ群の最も物体側の正レンズの焦点距離
【００１２】
本発明の撮像レンズにおいては、絞りは合焦の際に第２レンズ群と一体的に移動することが好ましい。
【００１３】
本発明の撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えたものである。
【００１４】
なお、上記の「〜から実質的になり」および「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りおよび／またはカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、および／または手振れ補正機構等の機構部分等を含んでもよいことを意図するものである。
【００１５】
なお、上記のレンズ群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、レンズの面形状、およびレンズの面の曲率半径は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。曲率半径の符号は、物体側に凸を向けた面形状の場合を正とし、像側に凸を向けた面形状の場合を負とする。また、上記条件式は全て断りがない限り、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、物体側から順に、合焦の際に固定の第１レンズ群、絞り、および遠距離物体から近距離物体への合焦の際に物体側へ移動する正の第２レンズ群からなるレンズ系において、第１レンズ群と第２レンズ群の構成を詳細に設定し、所定の条件式を満足するように構成しているため、少ないレンズ枚数で構成され、合焦による収差変動が少なく、倍率色収差が小さく、良好な光学性能を有する撮像レンズ、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】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例３の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例４の撮像レンズの構成と光路を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、および倍率色収差図である。
【図６】本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、および倍率色収差図である。
【図７】本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、および倍率色収差図である。
【図８】本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、および倍率色収差図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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〜図４は、本発明の実施形態に係る撮像レンズの構成と光路を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１〜４に対応している。図１〜図４に示す例の基本構成および図示方法は同様であるため、以下では主に図１に示す例を参照しながら説明する。図１では、無限遠物体に合焦している状態を示し、左側が物体側、右側が像側であり、光路として軸上光束２、最大画角の軸外光束３の光路を示している。
【００１９】
この撮像レンズは、単焦点レンズであり、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、遠距離物体から近距離物体への合焦の際に像側から物体側へ移動し全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから実質的になる。このような構成を採ることで合焦の際の球面収差の変動および非点収差の変動を抑えるのに有利となる。なお、図１の第２レンズ群Ｇ２の下の矢印は、合焦の際の上記移動方向を示すものである。
【００２０】
この撮像レンズを撮像装置に適用する際には、撮像装置の仕様に応じた各種フィルタおよび／または保護用のカバーガラスを備え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面板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材ＰＰの位置は図１に示すものに限定されないし、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。
【００２１】
図１に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、レンズＬ１１、レンズＬ１２、レンズＬ１３、およびレンズＬ１４の４枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、レンズＬ２１、ＷレンズＬｗ、ＸレンズＬｘ、ＹレンズＬｙ、およびＺレンズＬｚの５枚のレンズからなる。
【００２２】
この撮像レンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側の面の曲率半径の絶対値より像側の面の曲率半径の絶対値が小さい負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズとから実質的になるように構成される。レンズＬ１１、レンズＬ１２、レンズＬ１３、およびレンズＬ１４がそれぞれ上記負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズ、および負レンズに対応する。
【００２３】
第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズの枚数を４枚とすることで、最も物体側のレンズの径を抑え、小型化、低コスト化に有利となる。最も物体側に上記形状の負メニスカスレンズを配置することで、歪曲収差の補正に有利となる。また、レンズＬ１１およびレンズＬ１２の２枚の負のレンズによりバックフォーカスを確保しながら、歪曲収差の発生を抑えることができ、これら２枚のレンズで発生した歪曲収差を正のレンズＬ１３により補正することができ、さらに、この正のレンズＬ１３と負のレンズＬ１４の作用により軸上色収差と倍率色収差のバランスをとって色収差を良好に補正することができる。
【００２４】
より詳しくは、例えば、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負レンズと、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負レンズとからなるように構成することができる。そして、このようにした場合は、第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズと像側から２番目のレンズを接合して接合レンズを構成してもよい。
【００２５】
第２レンズ群Ｇ２は、５枚以下のレンズから実質的になるように構成される。このような構成とすることで、合焦の際に移動するレンズ群の軽量化を図ることができる。
【００２６】
第２レンズ群Ｇ２は、最も像側から物体側へ向かって順に連続して、正レンズであるＺレンズＬｚと、像側の面の曲率半径の絶対値より物体側の面の曲率半径の絶対値が小さい負レンズであるＹレンズＬｙと、正レンズであるＸレンズＬｘとを含むように構成される。
【００２７】
負レンズのＹレンズＬｙにおいて、像側の面の曲率半径の絶対値より物体側の面の曲率半径の絶対値が小さくなるよう構成することで、ＹレンズＬｙの物体側の面は凹面となる。軸外主光線の光線高が高い負レンズのＹレンズＬｙの物体側の面を凹面とすることで、合焦の際の非点収差の変動を抑えることができる。また、第２レンズ群Ｇ２の像側から１〜３番目のレンズを、正レンズ、負レンズ、正レンズとして正負を交互に配置することで、軸外の高次収差、特に高次の非点収差、高次の歪曲収差、および高次の倍率色収差の発生を抑えることができる。そして、最も像側に正レンズを配置することで、周辺画角の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角を小さく抑えることができる。
【００２８】
例えば図１に示すように、ＹレンズＬｙは負メニスカスレンズとすることができる。ＸレンズＬｘとＹレンズＬｙとは互いに接合されていてもよく、このようにした場合は、高次の球面収差の発生を抑えながら接合面の曲率半径の絶対値を小さくすることができ、色収差の補正に有利となる。また、ＺレンズＬｚは物体側に凸面を向けた形状とすることができる。
【００２９】
本実施形態の撮像レンズは下記条件式（１）および（２）を満足するように構成されている。
１５＜ν１＜３５    （１）
−１５＜ν１−νＹ＜１０    （２）
ただし、
ν１：第１レンズ群の負メニスカスレンズのｄ線基準のアッベ数
νＹ：Ｙレンズのｄ線基準のアッベ数
【００３０】
条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、１次の倍率色収差を適切な範囲に抑えることができる。なお、レンズＬ１１およびレンズＬ１２の２枚の負のレンズで発生する倍率色収差を正のレンズＬ１３で補正する際に、１次色収差のみに着目すると正のレンズＬ１３の材料としてアッベ数の大きい材料を選択することが望ましいが、そうすると正レンズと負レンズの部分分散比の差が大きくなってしまい、２次の倍率色収差が発生してしまう。条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、部分分散比の大きい材料を最も物体側のレンズＬ１１に選択でき、２次色収差の発生を抑えるのに有利となる。その際、１次の倍率色収差の補正には不利となるが、条件式（２）の下限を同時に満たすことで１次の倍率色収差を打ち消すことができる。
【００３１】
条件式（２）は、開口絞りＳｔを挟んで最も遠い負の屈折力を有するレンズ同士のアッベ数に関する式であり、このようなレンズ同士は倍率色収差への影響が大きい。条件式（２）を満足するようにこのようなレンズ同士のアッベ数を近い値とすることで、倍率色収差を適切な範囲に抑えることができる。
【００３２】
条件式（１）に関する効果を高めるためには、下記条件式（１−１）を満足することが好ましく、下記条件式（１−２）を満足することがより好ましい。
１７＜ν１＜２８    （１−１）
１９＜ν１＜２４    （１−２）
【００３３】
条件式（２）に関する効果を高めるためには、下記条件式（２−１）を満足することが好ましく、下記条件式（２−２）を満足することがより好ましい。
−１０＜ν１−νＹ＜０    （２−１）
−７＜ν１−νＹ＜−２    （２−２）
【００３４】
また、第１レンズ群Ｇ１のレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比の中で第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズのものが最大であり、第１レンズ群Ｇ１のレンズのｄ線基準のアッベ数の中で第１レンズ群Ｇ１の物体側から２番目のレンズのものが最大であるように構成することが好ましい。ここで、あるレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比θｇＦとは、そのレンズのｇ線、Ｆ線、Ｃ線の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、ＮＣとしたとき、θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）で定義されるものである。
【００３５】
第１レンズ群Ｇ１の中で、部分分散比についてはレンズＬ１１の部分分散比が最大、アッベ数についてはレンズＬ１２のアッベ数が最大となるように選択することで、第１レンズ群Ｇ１全体の１次と２次の倍率色収差の発生を同時に抑えることに有利となる。第１レンズ群Ｇ１の正のレンズＬ１３により発生する２次の倍率色収差よりも大きな逆向きの２次の倍率色収差を負のレンズＬ１１によって発生させることで、負のレンズＬ１２で発生する２次の倍率色収差とバランスをとることができる。条件式（１）の上限を満足する材料は一般に、アッベ数が小さくなるにつれて急激に部分分散比が大きくなる。このため、条件式（１）を満足し、同時に上記のように選択することで、負のレンズＬ１１と正のレンズＬ１３との部分分散比の差を確保しながら負のレンズＬ１１と正のレンズＬ１３とのアッベ数差を小さくすることができ、１次の倍率色収差の悪化を防ぐことができる。レンズＬ１２よりレンズＬ１１の方が主光線の光線高が高く、２次の倍率色収差を補正する効果が大きいため、レンズＬ１２ではなくレンズＬ１１に部分分散比が最大となる材料を選択することで、レンズＬ１２の部分分散比を最大とした場合よりも上記効果を大きなものとすることができる。また、負のレンズＬ１２のアッベ数を第１レンズ群Ｇ１の中で最も大きくすることで１次色収差の発生を抑えることができる。
【００３６】
また、この撮像レンズは下記条件式（３）〜（６）の少なくとも１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
２．５＜νＺ−νＹ＜４０    （３）
−４＜ｆ２／ＲＹｆ＜−１    （４）
０．４＜ｆ／ｆ２＜１    （５）
−０．５５＜ｆ２／ｆ１＜０．５    （６）
ただし、
νＺ：Ｚレンズのｄ線基準のアッベ数
νＹ：Ｙレンズのｄ線基準のアッベ数
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ＲＹｆ：Ｙレンズの物体側の面の曲率半径
ｆ：無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
【００３７】
条件式（３）を満足するようにレンズの材料を選択することで、倍率色収差を適切な範囲に抑えることができる。条件式（３）に関する効果を高めるためには、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（３−２）を満足することがさらにより好ましい。
３＜νＺ−νＹ＜３５    （３−１）
３．５＜νＺ−νＹ＜２８    （３−２）
【００３８】
条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、高次の補正過剰な球面収差が発生するのを防ぐことができる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の球面収差の変動を抑えることができる。条件式（４）に関する効果を高めるためには、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（４−２）を満足することがさらにより好ましい。
−３．５＜ｆ２／ＲＹｆ＜−１．５    （４−１）
−３＜ｆ２／ＲＹｆ＜−２．５    （４−２）
【００３９】
条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、合焦の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量を抑えることができる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の球面収差の変動を抑えることができる。条件式（５）に関する効果を高めるためには、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（５−２）を満足することがさらにより好ましい。
０．４５＜ｆ／ｆ２＜０．８    （５−１）
０．６＜ｆ／ｆ２＜０．７    （５−２）
【００４０】
条件式（６）の下限以下とならないようにすることで、合焦の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量を抑えることができる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の球面収差の変動を抑えることができる。条件式（６）に関する効果を高めるためには、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（６−２）を満足することがさらにより好ましい。
−０．５＜ｆ２／ｆ１＜０．４    （６−１）
−０．２５＜ｆ２／ｆ１＜０．３５    （６−２）
【００４１】
また、第２レンズ群Ｇ２は、ＸレンズＬｘの物体側にＸレンズＬｘに連続して、物体側の面の曲率半径の絶対値より像側の面の曲率半径の絶対値が小さい負レンズであるＷレンズＬｗを含むことが好ましい。負レンズのＷレンズＬｗにおいて、物体側の面の曲率半径の絶対値より像側の面の曲率半径の絶対値が小さくなるよう構成することで、ＷレンズＬｗの像側の面は凹面となる。第２レンズ群Ｇ２がＷレンズＬｗを有することで、負の屈折力を負レンズであるＷレンズＬｗの像側の面とＹレンズＬｙの物体側の面とで分担することができ、フォーカス群である第２レンズ群Ｇ２の球面収差を適正に補正し、合焦の際の球面収差の変動を抑えることができる。
【００４２】
そして、第２レンズ群Ｇ２が上記構成のＷレンズＬｗを上記位置に含む場合は、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
０．１＜（ＲＸｆ−ＲＷｒ）／（ＲＸｆ＋ＲＷｒ）＜３    （７）
ただし、
ＲＸｆ：Ｘレンズの物体側の面の曲率半径
ＲＷｒ：Ｗレンズの像側の面の曲率半径
【００４３】
条件式（７）はＷレンズＬｗとＸレンズＬｘの間に形成される空気レンズの形状に関する式である。ここで、各光線がこの空気レンズを通過する際の光線高の変化、すなわち、各光線についてこの空気レンズの物体側の面での光線高と像側の面での光線高との差、を考える。条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、この空気レンズに十分な負の屈折力を与えることができ、これにより、光軸Ｚの近傍を通る光線よりも光軸Ｚから離れた部分を通る光線の方が、空気レンズを通過する際の上記光線高の変化を小さくすることができる。特に、ＸレンズＬｘの物体側の面とＷレンズＬｗの像側の面がともに球面の場合は、条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、空気レンズを通る光線のうち光軸Ｚから離れている光線ほど、空気レンズを通過する際の上記光線高の変化を小さくすることができる。また、ＸレンズＬｘの物体側の面とＷレンズＬｗの像側の面の少なくとも一方が非球面の場合でも、有効径内に変曲点が無い非球面形状の場合は同様の効果が得られる。上述した作用を得られることにより、合焦の際の低次の球面収差の変動および低次の非点収差の変動を抑えながら、高次の収差の補正過剰、特に高次の球面収差の補正過剰および高次の非点収差の補正過剰を防ぐことができ、小さなＦナンバーを有するレンズ系の実現に有利となる。また、条件式（７）の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の球面収差の変動および非点収差の変動を抑えることができる。条件式（７）に関する効果を高めるためには、下記条件式（７−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（７−２）を満足することがさらにより好ましい。
０．２＜（ＲＸｆ−ＲＷｒ）／（ＲＸｆ＋ＲＷｒ）＜１．８    （７−１）
０．７＜（ＲＸｆ−ＲＷｒ）／（ＲＸｆ＋ＲＷｒ）＜１．０５    （７−２）
【００４４】
また、第２レンズ群Ｇ２が上記構成のＷレンズＬｗを上記位置に含み、上記条件式（７）を満足する場合は、さらに下記条件式（８）〜（１０）の少なくとも１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
０．０１＜ｄＷＸ／ｆ２＜０．２    （８）
０．５＜ｆ２／ＲＷｒ＜４    （９）
−３＜ＲＷｒ／ＲＹｆ＜−０．５    （１０）
ただし、
ｄＷＸ：Ｗレンズの像側の面とＸレンズの物体側の面の光軸上の間隔
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ＲＷｒ：Ｗレンズの像側の面の曲率半径
ＲＹｆ：Ｙレンズの物体側の面の曲率半径
【００４５】
条件式（８）のｄＷＸは、上記空気レンズの中心厚に相当する。条件式（８）の下限以下とならないようにすることで、上述した条件式（７）の下限に関する作用を強めることができる。なお、空気レンズを形成する面と面の間隔が開きすぎると空気レンズの作用は弱まってしまうため、条件式（８）の上限以上とならないようにすることで、上記空気レンズの作用を確保し、合焦の際の非点収差の変動を抑えることができる。条件式（８）に関する効果を高めるためには、下記条件式（８−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（８−２）を満足することがさらにより好ましい。
０．０３＜ｄＷＸ／ｆ２＜０．１５    （８−１）
０．０５＜ｄＷＸ／ｆ２＜０．０８    （８−２）
【００４６】
条件式（９）の下限以下とならないようにすることで、合焦の際の球面収差の変動を抑えることができる。条件式（９）の上限以上とならないようにすることで、合焦の際の非点収差の変動を抑えることができる。条件式（９）に関する効果を高めるためには、下記条件式（９−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（９−２）を満足することがさらにより好ましい。
０．８＜ｆ２／ＲＷｒ＜３    （９−１）
１．３＜ｆ２／ＲＷｒ＜２．７    （９−２）
【００４７】
条件式（１０）を満足するように第２レンズ群Ｇ２内の２つの負レンズが有する凹面の形状を選択することで、球面収差と非点収差をバランス良く補正することができる。条件式（１０）に関する効果を高めるためには、下記条件式（１０−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（１０−２）を満足することがさらにより好ましい。
−２．５＜ＲＷｒ／ＲＹｆ＜−０．８    （１０−１）
−２．２＜ＲＷｒ／ＲＹｆ＜−１．１    （１０−２）
【００４８】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、ＸレンズＬｘと、ＹレンズＬｙと、ＺレンズＬｚとから実質的になるように構成することが好ましい。このようにした場合は、第２レンズ群Ｇ２において正負のパワーを交互に配置することで軸上マージナル光線の光線高が高くなりすぎるのを防ぐことができ、高次の球面収差の発生を抑えることができる。
【００４９】
第２レンズ群Ｇ２が、上記の５枚のレンズから実質的になる場合、下記条件式（１１）を満足することが好ましい。
０．７５＜ｆ２／ｆ２１＜２    （１１）
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ２１：第２レンズ群の最も物体側の正レンズの焦点距離
【００５０】
条件式（１１）の下限以下とならないようにすることで、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力を好適に配分し、合焦の際の球面収差の変動を抑えることができる。条件式（１１）の上限以上とならないようにすることで、高次の球面収差の発生を抑えることができる。条件式（１１）に関する効果を高めるためには、下記条件式（１１−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（１１−２）を満足することがさらにより好ましい。
０．８＜ｆ２／ｆ２１＜１．８    （１１−１）
１＜ｆ２／ｆ２１＜１．４５    （１１−２）
【００５１】
また、この撮像レンズは、開口絞りＳｔは合焦の際に第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動することが好ましい。このようにした場合は、合焦の際の軸外収差の変動を少なくすることができる。
【００５２】
また、この撮像レンズを構成する少なくとも１枚のレンズはプラスチック材料からなるようにしてもよい。このようにした場合は、レンズ系の軽量化および低コスト化が可能となる。
【００５３】
なお、上記の説明において収差に関する「低次」とは３次を意味し、「高次」とは５次以上を意味する。また、上記の説明における「光線高」とは、光線の光軸Ｚからの高さを意味する。
【００５４】
なお、上述した好ましい構成および／または可能な構成は、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。本実施形態によれば、少ないレンズ枚数で構成され、合焦による収差変動が少なく、倍率色収差が小さく、良好な光学性能を有する撮像レンズを実現することが可能である。なお、ここでいう「少ないレンズ枚数」とは全系を構成するレンズ枚数が９枚以下であることを意味する。
【００５５】
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］
実施例１の撮像レンズのレンズ構成は図１に示したものであり、その構成および図示方法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、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。無限遠物体から近距離物体へ合焦する際、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔが一体的に像側から物体側へ移動する。第１レンズ群Ｇ１は物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１４の４枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順に、レンズＬ２１、ＷレンズＬｗ、ＸレンズＬｘ、ＹレンズＬｙ、およびＺレンズＬｚの５枚のレンズからなる。なお、ここで述べた、２群構成である点、第１レンズ群Ｇ１が上記の４枚のレンズからなる点、第２レンズ群Ｇ２が上記の５枚のレンズからなる点、および合焦の際の挙動は後述の実施例の撮像レンズについても同様である。
【００５６】
実施例１の撮像レンズの基本レンズデータを表１に、諸元と可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。表１のＳｉの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付した場合の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上の面間隔を示す。表１のＮｄｊの欄には最も物体側の構成要素を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、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線基準のアッベ数を示し、θｇＦｊの欄にはｊ番目の構成要素のｇ線（波長４３５．８ｎｍ）とＦ線（波長４８６．１ｎｍ）間の部分分散比を示す。
【００５７】
ここで、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。表１には開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて示している。表１では、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。Ｄｉの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。表１では合焦の際に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Ｄｉの欄に記入している。
【００５８】
表２に、全系の焦点距離ｆ’、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、および可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２では、無限遠物体に合焦した状態の各値を無限遠と表記した欄に示し、物体距離が１００ｍｍの物体に合焦した状態の各値を１００ｍｍと表記した欄に示している。
【００５９】
表１では、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３に、実施例１の非球面の非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
【００６０】
【数１】
2017146519.tif 000003
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
【００６１】
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を用いているが、光学系は比例拡大また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。また、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。
【００６２】
【表１】
2017146519.tif 000004
【００６３】
【表２】
2017146519.tif 000005
【００６４】
【表３】
2017146519.tif 000006
【００６５】
図５に実施例１の撮像レンズの各収差図を示す。図５の「無限遠」と付した上段に左から順に無限遠物体に合焦した状態での球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、および倍率色収差（倍率の色収差）を示し、「１００ｍｍ」と付した下段に左から順に物体距離が１００ｍｍの物体に合焦した状態での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差図では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、およびｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に関する収差をそれぞれ黒の実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線に関する収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線に関す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線に関する収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。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。
【００６６】
上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、および記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるため、以下では重複説明を省略する。
【００６７】
［実施例２］
実施例２の撮像レンズのレンズ構成は図２に示したものである。実施例２の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを表４に、諸元と可変面間隔を表５に、各収差図を図６に示す。
【００６８】
【表４】
2017146519.tif 000007
【００６９】
【表５】
2017146519.tif 000008
【００７０】
［実施例３］
実施例３の撮像レンズのレンズ構成は図３に示したものである。実施例３の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを表６に、諸元と可変面間隔を表７に、各収差図を図７に示す。
【００７１】
【表６】
2017146519.tif 000009
【００７２】
【表７】
2017146519.tif 000010
【００７３】
［実施例４］
実施例４の撮像レンズのレンズ構成は図４に示したものである。実施例４の撮像レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。実施例４の撮像レンズの基本レンズデータを表８に、諸元と可変面間隔を表９に、各収差図を図８に示す。
【００７４】
【表８】
2017146519.tif 000011
【００７５】
【表９】
2017146519.tif 000012
【００７６】
表１０に、実施例１〜４の撮像レンズについて、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、および条件式（１）〜（１１）の対応値を示す。表１０に示す値はｄ線を基準とするものである。
【００７７】
【表１０】
2017146519.tif 000013
【００７８】
以上のデータからわかるように、実施例１〜４の撮像レンズは、無限遠物体に合焦している状態でのＦナンバーが１．８０〜２．０の範囲にあり小さなＦナンバーを有し、全系を構成するレンズの枚数は９枚であり、合焦による収差変動が少なく、倍率色収差を含む各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、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図９に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係る撮像レンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置１０としては、例えば、ＦＡ用カメラ、マシンビジョン用カメラ、または監視カメラを挙げることができる。
【００８０】
撮像装置１０は、撮像レンズ１、撮像レンズ１の像側に配置されたフィルタ４、撮像素子５、撮像素子５からの出力信号を演算処理する信号処理部６、および撮像レンズ１の合焦を行うためのフォーカス制御部７を備える。図９では撮像レンズ１が有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳｔ、および第２レンズ群Ｇ２を概念的に図示している。なお、図９では、フォーカス制御部７により第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔを一体的に移動させて合焦を行う例を示しているが、本発明の撮像装置の合焦方法はこの例に限定されない。撮像素子５は、撮像レンズ１により形成された被写体の像を撮像して電気信号に変換するものであり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子５は、その撮像面が撮像レンズ１の像面に一致するように配置される。本実施形態の撮像装置１０は、撮像レンズ１を備えたものであるから、物体距離の変動に好適に対応可能で、良好な画像を取得することができる。
【００８１】
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、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、および非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
【００８２】
例えば、上記実施例では無限遠物体から近距離物体に合焦するレンズ系を挙げたが、本発明は有限距離の遠距離物体から近距離物体に合焦する撮像レンズに適用可能であることは言うまでもない。
【００８３】
また、本発明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、ビデオカメラ、デジタルカメラ、フィルムカメラ、またはシネマ用カメラとする等、種々の態様とすることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１    撮像レンズ
２    軸上光束
３    最大画角の軸外光束
４    フィルタ
５    撮像素子
６    信号処理部
７    フォーカス制御部
１０    撮像装置
Ｇ１    第１レンズ群
Ｇ２    第２レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ１４、Ｌ２１    レンズ
Ｌｗ    Ｗレンズ
Ｌｘ    Ｘレンズ
Ｌｙ    Ｙレンズ
Ｌｚ    Ｚレンズ
ＰＰ    光学部材
Ｓｉｍ    像面
Ｓｔ    開口絞り
Ｚ    光軸
【図１】
2017146519.tif 000014
【図２】
2017146519.tif 000015
【図３】
2017146519.tif 000016
【図４】
2017146519.tif 000017
【図５】
2017146519.tif 000018
【図６】
2017146519.tif 000019
【図７】
2017146519.tif 000020
【図８】
2017146519.tif 000021
【図９】
2017146519.tif 000022