JP5310352B2 - 結像レンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置 - Google Patents

Description

この発明は結像レンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置に関する。
この発明の結像レンズは、デジタルカメラやデジタルビデオカメラの撮影用レンズとして好適に用いることができるほか、銀塩写真カメラの撮影用レンズとして用いることができる。

従ってこの発明のカメラ装置は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、銀塩写真カメラとして実施できる。そして、このデジタルカメラやデジタルビデオカメラを撮影機能部として通信等の情報処理を可能とした携帯情報端末装置を実現できる。

デジタルカメラが広く普及し、性能も高くなってきており、カメラのタイプも多様化してきている。その中で「高性能な単焦点レンズを搭載した小型で高画質のコンパクトカメラ」を求めるユーザも多く、高性能であることに加えＦナンバが小さい「大口径」のものの実現に対する期待が大きい。

「高性能」という面では、少なくとも１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有し、絞り開放からコマフレアが少なく、高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、色収差が少なく「輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じない」ことや、歪曲収差が少なく直線を直線として描写可能なこと等が求められる。

また「大口径」という面では、ズームレンズを搭載した一般のコンパクトカメラとの差別化の面から、少なくとも「Ｆ２．４以下」さらには「Ｆ２．０以下」のＦナンバを望む声も少なくない。

さらに「画角」については、３５ｍｍ銀塩カメラ（いわゆるライカ版）換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する「半画角：３８度」以上が好ましい。

「広角の単焦点レンズ」の代表的なレンズ構成として、物体側に負の屈折力のレンズ群（前群）を配し、像側に正の屈折力のレンズ群（後群）を配した所謂「レトロフォーカスタイプ」がある。
レトロフォーカスタイプは、射出瞳位置を像面から遠ざけて「周辺光束が像面に対し垂直に近い角度で入射する」ようにできるため、「各画素に色フィルタやマイクロレンズを有するエリアセンサ」を用いるデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の結像レンズの構成として好適である。
しかし反面、レトロフォーカスタイプは「屈折力配置の非対称性」が大きく、コマ収差や歪曲収差、倍率色収差等の補正が不完全になりがちである。

レトロフォーカスタイプの単焦点レンズは、従来から種々のものが知られているが、その中で、３８度前後の半画角を持ち、Ｆ２．４以下の大口径を達成したものが特許文献１〜３に記載されている。

特許文献１に開示された結像レンズはＦ１．４と大口径であるが、非点収差や像面湾曲が大きく、絞り開放付近では周辺部での性能に問題があり「１０００万〜２０００万画素の撮像素子」への対応は困難であると考えられる。

特許文献２に開示された結像レンズは、非点収差や像面湾曲、歪曲収差が良好に補正されているが球面収差がやや大きい。

デジタルカメラやデジタルビデオカメラは、近来、コンパクト化の要請が以前にもまして強まっており、特許文献２に記載された、Ｆナンバの小さい実施例は、コンパクト性の面で昨今要求されるレベルに対してやや不充分である。

この発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、半画角：３８度程度の広角で、Ｆナンバが２．０程度以下と「大口径でありながら比較的小型」であり、非点収差や像面湾曲、倍率色収差、コマ収差の色差、歪曲収差等が十分に低減されて「１０００万〜２０００万画素の撮像素子」に対応できる解像力を有し、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じることがなく、直線を直線として歪みなく描写可能な、デジタルカメラやデジタルビデオカメラに適した高性能の結像レンズの実現を課題とする。

この発明の結像レンズは、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮影用レンズとして使用可能な「単焦点の結像レンズ」であって、開口絞りと、この開口絞りの物体側に配置される第１レンズ群と、開口絞りの像側に配置され正のパワーを有する第２レンズ群とで構成される。

即ち、開口絞りの物体側に配置されるのが第１レンズ群であり、開口絞りの像側に配置されるのが第２レンズ群である。

「第１レンズ群」は、物体側から順に、負のパワーを有する第１Ｆレンズ群と、正のパワーを有する第１Ｒレンズ群とを、上記第１レンズ群中で最も広い空気間隔を隔して配置してなる。

即ち、第１レンズ群中に配置されたレンズ間隔（空気間隔）は、第１Ｆレンズ群の最も像側のレンズ面と第１Ｒレンズ群の最も物体側のレンズ面との間の間隔が、第１レンズ群中で最も大きい。

「第１Ｆレンズ群」は、少なくとも２枚の負レンズを有する。
「第１Ｒレンズ群」は、少なくとも１枚の正レンズを有する。

「第２レンズ群」は、開口絞りの像側に配置され、物体側から順に、第２Ｆレンズ群と、第２Ｒレンズ群とを配してなる。

「第２Ｆレンズ群」は、物体側から順に、第１正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第２正レンズを、この順序に配置してなり、正のパワーを有する。

「第２Ｒレンズ群」は、「光軸を離れて周辺になるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面」を１面有する。

そして、第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆ、第２Ｒレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｒが、条件：
（１） ０．４ ＜ｆ２Ｆ／ｆ２Ｒ＜ ０．６
を満足し、且つ、
第２Ｒレンズ群の上記非球面は、その光線有効高さ：Ｈ２Ｒの位置における近軸曲率半径で作られる面と非球面のサグ量：Ｄ２と、０．８Ｈ２Ｒの位置における近軸曲率半径で作られる面と上記非球面のサグ量：Ｄ１とが、条件：
（２） ０．３＜ Ｄ１／Ｄ２ ＜ ０．５
を満足する。
ここに、「光線有効高さ」は、レンズ面を通って結像に寄与する光線のうちで、光軸から最も離れた位置を通る光線が通過する位置と上記光軸との間の「光軸直交方向における距離」である。

上記請求項１においては、第２Ｒレンズ群における「光軸を離れて周辺になるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面」について、その有効光線高さが「Ｈ２Ｒ」である。

非球面と「この非球面の近軸曲率半径で作られる面（近軸曲率半径を曲率半径とする球面）」とのサグ量は、光軸直交方向における「光軸からの距離」をｈとするとき、距離：ｈの位置において、光軸に平行な方向における上記球面と非球面との間の距離である。

条件（２）は、有効光線高さ：Ｈ２Ｒにおけるサグ量：Ｄ２と、光軸からの距離：０．８Ｈ２Ｒにおけるサグ量：Ｄ１とが満足すべき関係であり、条件（２）を満足する状態においては、
Ｄ１＜Ｄ２
であって、サグ量は光軸を離れるに従って大きくなるが、この非球面は正のパワーを有し、この正のパワーは「光軸を離れて周辺になるに従い弱くなる」のである。
上記請求項１記載の結像レンズは、第２Ｆレンズ群の物体側面から第２Ｒレンズ群の像側面までの厚さ：Ｄ２Ｆ＿２Ｒ、最大像高：Ｙ’が、条件：
（３） １．５ ＜Ｄ２Ｆ＿２Ｒ／Ｙ’＜ ３．０
を満足することが好ましい（請求項２）。

請求項１または２記載の結像レンズは、第１Ｆレンズ群が「光軸を離れて周辺になるに従い負のパワーが弱くなる形状の非球面」を１面有し、この非球面が、以下の条件（４）を満足することが好ましい（請求項３）。

即ち、条件（４）は、第１Ｆレンズ群の有する「光軸を離れて周辺になるに従い負のパワーが弱くなる形状の非球面」の光線有効高さをＨ１Ｆとして、０．７Ｈ１Ｆの位置における近軸曲率半径で作られる面と非球面のサグ量：Ｄ３と、０．９Ｈ１Ｆの位置における近軸曲率半径で作られる面と上記非球面のサグ量：Ｄ４とが満足すべき条件であり、以下のように与えられる。
（４） ０．１＜ Ｄ３／Ｄ４＜ ０．３ 。

即ち、請求項３の結像レンズにおいては、第１Ｆレンズ群に採用された非球面は、条件（４）を満足しつつ「光軸を離れて周辺になるに従い、負のパワーが弱くなる形状」である。

請求項１〜３の任意の１に記載の結像レンズにおいては、第２Ｒレンズ群を「非球面レンズ１枚」で構成することが好ましい（請求項４）。この場合、第２Ｒレンズ群を構成する１枚の非球面レンズにおける非球面は上記条件（２）を満足しつつ、非球面の有する正のパワーが「光軸を離れて周辺になるに従い弱く」なる。

請求項１〜４の任意の１に記載の結像レンズは、「第２Ｒレンズ群の非球面レンズ」を、アッベ数：νｄが条件：
（５） ６０＜νｄ＜９６
を満足する材質でことが好ましい。

請求項１〜５の任意の１に記載の結像レンズは、第１レンズ群における、第１Ｆレンズ群を２枚の負レンズにより、第１Ｒレンズを１枚の正レンズによりそれぞれ構成し、第１Ｆレンズ群の物体側から２枚目の負レンズの像側面を「光軸を離れて周辺になるに従い負のパワーが弱くなる形状の非球面」とし、第２レンズ群における、第２Ｆレンズ群の、第１正レンズと第１負レンズ、第２負レンズと第２正レンズとを、それぞれ接合し、第２Ｒレンズ群を１枚の正レンズで構成し、その物体側の面を「光軸を離れて周辺になるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面」とすることができる（請求項６）。

請求項１〜６の任意の１に記載の結像レンズは「第２レンズ群を移動させて、有限距離物体へのフォーカシングを行う」ことができる（請求項７）。

この発明のカメラ装置は、請求項１〜７の任意の１に記載の結像レンズを有するカメラ装置である（請求項８）。
このカメラ装置は「銀塩写真カメラ」であることもできるが、好適には「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有するデジタルカメラやデジタルビデオカメラであることができる（請求項９）。
そして、このようなデジタルカメラやデジタルビデオカメラとしての機能を持つカメラ装置を、撮影機能部として有する携帯情報端末装置（請求項１０）を実施できる。

以下、説明を補足する。
この発明の結像レンズは、上述の如く、開口絞りの物体側に第１レンズ群、像側に第２レンズ群を配したものであり、レンズタイプとしては「レトロフォーカスタイプ」に類するものである。

周知の如く、レトロフォーカスタイプの結像レンズは一般に、物体側に負・像側に正の屈折力を配置したものであり、屈折力配置の非対称性に起因して歪曲収差や倍率色収差等が発生し易く、これらの収差を如何にして低減させるかが大きな課題となる。

また、大口径化に伴い「コマ収差や、コマ収差の色差」の補正の困難性が増大する。

この発明の結像レンズは、発明者が上記の如き構成により、上記収差の良好な補正が可能であることを見出してなされたものである。

この発明の結像レンズにおいて開口絞りの物体側に配置される第１レンズ群は「第２レンズ群に付加したワイドコンバータのような役割」を果たすものと考えることができる。

第１レンズ群は、物体側から負の屈折力（第１Ｆレンズ群）、正の屈折力（第１Ｒレンズ群）が順に配設されるが、これらの間の間隔を「第１レンズ群内で最大」とすることにより、十分な画角の確保と「球面収差を始めとする各種収差の補正」の両立を可能としている。

第１Ｒレンズ群と第２Ｆレンズ群とは「開口絞りを挟んで対峙」するので、これら双方が持つ正の屈折力のバランスにより、コマ収差をコントロールするという側面もある。

この発明の結像レンズにおいては「第２Ｆレンズ群が主要な結像作用を担って」おり、収差補正上も最も重要なレンズ群である。
第２Ｆレンズ群は、屈折力配置として正・負・正の所謂トリプレット型を基本とし、トリプレット型の中央の負の屈折力を２つに分割して正・負・負・正の４枚構成とした。

開口絞りが第２Ｆレンズ群の物体側に配設されることから、第１正レンズ・第１負レンズのペアと、第２負レンズ・第２正レンズのペアとでは軸外光線の高さが異なるので、このことを利用して「軸上色収差と倍率色収差の双方を有効に低減させる」ことができるようにしている。
さらに、第２負レンズの自由度を利用して「コマ収差の色差」を低減することも可能となった。

第２Ｒレンズ群には「収差のバランス取りと射出瞳距離のコントロール」の役目を持たせている。この第２Ｒレンズ群に「正の屈折力」を持たせることにより、射出瞳距離の確保に効果がある。また、第２Ｒレンズ群に上記の非球面を設けることにより、主としてコマ収差・像面湾曲をより良好に補正することができる。

条件（１）は、結像レンズにおいて「第２Ｆレンズ群に主要な結像作用を担わせる」ための条件である。

条件（１）のパラメータ：ｆ２Ｆ／ｆ２Ｒが、上限値を超えると、第２レンズ群における第２Ｆレンズ群の屈折力が相対的に弱くなり、第２Ｆレンズ群に主要な結像作用を持たせることが困難となり、第２Ｆレンズ群の設計自由度を生かせなくなり、全体として十分な収差補正が困難となる。

また、パラメータ：ｆ２Ｆ／ｆ２Ｒが条件（１）の下限値を超えると、射出瞳距離を確保しつつ全体として収差補正することが困難になる。

条件（２）は、コマ収差・像面湾曲等を中間像高と周辺像高共に十分に補正するのに有効な条件であり、パラメータ：Ｄ１／Ｄ２が、下限値を超えると「非球面における光軸上と中間部の曲率の差が小さく、中間部と周辺部の曲率の差が大きく」なり過ぎ、上限値を超えると「光軸上と中間部の曲率の差が大きく、中間部と周辺部の曲率の差が小さく」なりすぎるので、いずれの場合も「コマ収差・像面湾曲等を中間像高と周辺像高とで共に十分に補正する」ことが困難になる。

なお、パラメータ：Ｄ１／Ｄ２は、条件（２）に代えて、条件（２）よりもやや狭い条件：
（２Ａ） ０．３５ ＜ Ｄ１／Ｄ２ ＜ ０．４５
を満足することが好ましい。

条件（３）は、結像レンズのコンパクト化とコマ収差・像面湾曲の補正に有効な条件であり、パラメータ：Ｄ２Ｆ＿２Ｒ／Ｙ’が上限値を超えると、第２レンズ群の群長：Ｄ２Ｆ＿２Ｒが大きくなり、結像レンズの小型化を妨げるほか、「第２Ｒレンズ群を通る軸外光線が細く」なりすぎてコマ収差や像面湾曲等の十分な補正が困難になる。

また、条件（３）の上記パラメータが下限値を超えると、「第２Ｒレンズ群を通る軸外光線の光束が太く」なりすぎてコマ収差や像面湾曲等の十分な補正が困難になる。

請求項３のように、第１Ｆレンズ群に、条件（４）を満足する「光軸から周辺にいくに従い負のパワーが弱くなる形状」の非球面を採用することにより、広画角化にともない発生しやすい歪曲収差の十分な補正が可能となり、更なる性能の向上を図ることができる。

パラメータ：Ｄ３／Ｄ４が条件（４）の下限値を超えると「光軸と中間部の曲率の差が小さく、中間部と周辺部の曲率の差が大きく」なり過ぎ、上限値を超えると「光軸と中間部の曲率の差が大きく、中間部と周辺部の曲率の差が小さく」なりすぎて、いずれの場合も「歪曲収差や像面湾曲等を、中間像高と周辺像高とで共に十分に補正する」ことが困難になる。

条件（４）のパラメータ：Ｄ３／Ｄ４は、条件（４）に代えて、条件（４）よりもやや狭い条件：
（４Ａ） ０．１５＜ Ｄ３／Ｄ４ ＜ ０．３
を満足することが好ましい。

一般に、曲率が強い面を非球面にすることにより「広画角のレンズで発生しやすい歪曲収差」を非球面の効果により十分に補正することが可能である。

この点を鑑みると、第１Ｆレンズ群に採用する「条件（４）を満足する、光軸から周辺にいくに従い負のパワーが弱くなる形状の非球面」は、第１Ｆレンズ群において最も凹面の曲率半径が小さい面を非球面にするのが良い。また、非球面の採用により「光線有効高さより小さい曲率半径」にすることができ、設計の自由度が広がる。

請求項６のように、非球面を第１Ｆレンズ群に１面、第２Ｒレンズ群に１面採用し、他のレンズ面を球面で構成することにより、コストダウンや「非球面化による製造困難性」を抑制できる。

請求項４のように、第２Ｒレンズ群を非球面レンズ１枚で構成すると、第２Ｆレンズ群に十分な自由度を付与でき、第２Ｒレンズ群を簡単な構成とでき、結像レンズのコンパクト化に資することができる。

請求項５のように、第２Ｒレンズ群の非球面レンズを「条件（５）を満足する材質」で構成すると、結像レンズ全体として倍率色収差・色コマ収差を十分に抑制することが用意となる。

この発明の結像レンズは請求項７記載のように「第２レンズ群を移動させて、有限距離物体へのフォーカシングを行う」ことができる。

このようなフォーカシング方式は、結像レンズ全体を移動させてフォーカシングする方式に比して移動部分の重量を小さくでき、フォーカシングの高速化や省電力化に有利である。
また、結像レンズを撮影光学系としてカメラに組み込む際、不使用時に各レンズ群の間隔やバックフォーカス部分を短縮して「コンパクトに収納する沈胴機構」を有する場合には、第２レンズ群に関する収納のための機構をフォーカシング機構と共通化できて都合が良い。

偏心等による影響の調整は「第１レンズ群のシフトや、第２レンズ群のシフト、第２Ｒレンズ群のシフト」で行なうことが好ましい。特に、第２Ｒレンズ群のシフトで偏心等の影響を調整する場合は「調整のためにシフトさせる群」を小さく出来る。

上記の如く、この発明によれば、後述する実施例に示すように、半画角：３８度程度の広角、Ｆナンバ：２．０程度以下の大口径で比較的小型であり、非点収差や像面湾曲、倍率色収差、コマ収差の色差、歪曲収差等を十分に低減して１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有し、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じず、直線を直線として歪みなく描写可能な高性能の結像レンズを実現でき、かかる結像レンズを用いることにより小型・高性能のカメラ装置・携帯情報端末装置を実現できる。

実施例１の結像レンズの構成を示す断面図である。 実施例２の結像レンズの構成を示す断面図である。 実施例３の結像レンズの構成を示す断面図である。 実施例４の結像レンズの構成を示す断面図である。 実施例５の結像レンズの構成を示す断面図である。 実施例１に関する収差曲線図である。 実施例２に関する収差曲線図である。 実施例３に関する収差曲線図である。 実施例４に関する収差曲線図である。 実施例５に関する収差曲線図である。 携帯情報端末装置の１実施形態を示す外観図である。 携帯情報端末装置のシステム構造例を示すブロック図である。

図１〜図５に、結像レンズの実施の形態を５例示す。これらの実施の形態は、具体的には、それぞれ後述する実施例１〜５に関するものである。混同の恐れは無いと思われるので、これら図１〜図５を通じて同一の符合を用いる。
図１〜図５に示す結像レンズは、開口絞りＳと、この開口絞りＳの物体側（図１〜図５の左方）に配置される第１レンズ群Ｉと、開口絞りの像側（図１〜図４の右方）に配置される第２レンズ群ＩＩとで構成される。

第１レンズ群Ｉは、物体側から順に、第１Ｆレンズ群１Ｆと、正のパワーを有する第１Ｒレンズ群１Ｒとが、第１レンズ群Ｉ中で「最も広い空気間隔」を隔して配置され、第１Ｆレンズ群１Ｆは、何れも物体側に凸面を向けた凹メニスカス形状の第１負レンズＬ１、第２負レンズＬ２を物体側から順次に配置してなる。これら第１負レンズＬ１、第２負レンズＬ２は共に、像側の凹面の曲率がより大きい。

第１Ｒレンズ群１Ｒは１枚の正レンズ（両凸レンズ）Ｌ３で構成されている。

開口絞りＳの像側に配置された第２レンズ群ＩＩは、「物体側に第２Ｆレンズ群２Ｆ、像側に第２Ｒレンズ群２Ｒを配して構成され、第２Ｆレンズ群は「物体側から像側へ向かって順次、正レンズＬ４・負レンズＬ５・負レンズＬ６・正レンズＬ７の４枚を配して構成」され、第２Ｒレンズ群２Ｒは「１枚のレンズＬ８」で構成されている。
第２Ｆレンズ群２Ｆを構成する４枚のレンズのうち、物体側の正レンズＬ４・負レンズＬ５の２枚は接合され、像側の負レンズＬ６・正レンズＬ７の２枚も接合されている。

これら図１〜図５に実施の形態を示す結像レンズは、後述の実施例１〜５に示すように、条件（１）〜（５）を満足する。

図１〜図５において、第２Ｒレンズ群２Ｒの像面側に配設される平行平板Ｆは、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタや、ＣＣＤセンサ等の撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定して１枚の透明平行平面板として示したものである。

図１１および図１２を参照して「携帯情報端末装置」の実施の形態を説明する。

この携帯情報端末装置は、カメラを「撮影機能を有する部分」として有している。

図１１は装置の外観を示し、図１２はそのシステム構成を示している。
図１２に示すように、携帯情報端末装置３０は、撮影レンズ３１と受光素子（画素が２次元に配列された電子撮像素子）４５を有し、撮影レンズ３１によって形成される「撮影対象物の像」を受光素子４５によって読み取るように構成されている。

撮影レンズ３１としては請求項１〜７の任意の１に記載の「単焦点の結像レンズ」、より具体的には後述の実施例１〜５の結像レンズが用いられる。

受光素子４５からの出力は中央演算装置４０の制御を受ける信号処理装置４２によって処理され、デジタル情報に変換され、デジタル化された画像情報は、中央演算装置４０の制御を受ける画像処理装置４１において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ４４に記録される。

液晶モニタ３８には、画像処理装置４１において画像処理された撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ４４に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ４４に記録した画像は通信カード等４３を使用して外部へ送信することができる。

この通信カード等４３による通信機能を除いた部分は、携帯情報端末装置における撮影機能部である「カメラ装置」を構成する。

図１１に示すように、撮影レンズ３１は携帯時には、図１１（ａ）に示すように沈胴状態にあり、ユーザが電源スイッチ３６を操作して電源を入れると、図１１（ｂ）に示すように鏡胴が繰り出される。

このとき、鏡胴の内部で結像レンズの各群は「無限遠に合焦した配置」となっており、シャッタボタン３５の半押しにより「有限距離物体へのフォーカシング」がなされる。ファインダ３３も撮影レンズ３１のフォーカシングに連動してフォーカシングする。「フォーカシング」は、所定のシーケンスに基づき、第２レンズ群および第４レンズ群の移動によって行なわれる。

シャッタボタン３５をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上述した処理がなされる。

半導体メモリ４４に記録した画像を液晶モニタ３８に表示したり、通信カード等を使用して外部へ送信したりする際は、図１１（ｃ）に示す操作ボタン３７を使用して行う。半導体メモリおよび通信カード等は、それぞれ専用または汎用のスロット３９Ａ、３９Ｂに挿入して使用される。

撮影レンズ３１が沈胴状態にあるとき、結像レンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第３レンズ群または／および第４レンズ群が光軸上から退避して、他のレンズ群と並列に収納されるような機構とすれば、携帯情報端末装置のさらなる薄型化を実現できる。

以上に説明したような「カメラを撮影機の部として有する携帯情報端末装置」には、実施例１〜５のズームレンズを撮影レンズ３１として使用することができ、１０００万〜２０００万画素の受光素子４５を使用した高画質で小型のカメラ機能を持つ携帯情報端末装置を実現できる。

以下に、の結像レンズの具体的な実施例を５例挙げる。
全実施例１〜５において最大像高は４．８０ｍｍである。

上記の如く、各実施例において「第２Ｒレンズ群の像面側に配設される平行平板」は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタや、ＣＣＤセンサ等の受光素子のカバーガラス（シールガラス）を想定し、光学的にこれらに等価な１枚の平行平板として示したものである。

実施例における各記号の意味は以下の通りである。
f：全系の焦点距離
F：Fナンバ
ω：半画角
R：曲率半径
D：面間隔
N_d：屈折率
ν_d：アッベ数
K：非球面の円錐定数
A₄：4次の非球面係数
A₆：6次の非球面係数
A₈：8次の非球面係数
A₁₀：10次の非球面係数
「非球面」は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）：C、光軸からの高さ：H、円錐乗数：k、上記各非球面係数を用いて、周知の次式で表現される。

X=CH²/[1+√(1-(1+K)C²H²)]
+A₄・H⁴+A₆・H⁶+A₈・H⁸+A₁₀・H¹⁰+A₁₂・H¹²+A₁₄・H¹⁴+A₁₆・H¹⁶+A₁₈・H¹⁸
なお、以下の各実施例において、「長さの次元」を持つ量の単位は「ｍｍ」である。

「実施例１」
f=6.02 F1.81 ω=39.0
実施例１のデータを表１に示す。

「非球面」
非球面は上記のデータ中に「＊印」を付した面である。以下の各実施例においても同様である。
非球面のデータを以下に示す。
第4面
K=-0.45,A4=-3.25734E-04,A6=-9.32912E-06,A8=7.29745E-08,
A10= -6.48034E-09
第14面
A4=-2.92559E-04,A6=2.21131E-06,A8=-1.61322E-07,A10=2.26618E-09
上記の標記において、例えば「2.26618E-09」は、2.26618×10^-9」を表す。以下の各実施例においても同様である。

「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表２に示す。

「実施例２」
f=6.00 F1.80 ω=39.1
実施例２のデータを表３に示す。

「非球面」
非球面のデータを以下に示す。
第4面
K=-0.40,A4=-4.07064E-04,A6=-9.23532E-06,A8=-7.96701E-08,
A10=-3.61167E-09，A12=-3.61500E-11,A14=2.19580E-14,A16=8.93836E-15,
A18=-1.95337E-15
第14面
A4=-3.58070E-04,A6=5.60374E-07,A8=-1.61334E-07,A10=1.41953E-09 。

「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表４に示す。

「実施例３」
f=6.00 F1.90 ω=39.1
実施例３のデータを表５に示す。

「非球面」
非球面のデータを以下に示す。
第4面
K=-0.40,A4=-3.72757E-04,A6=-5.62333E-06,A8=-2.23363E-07,
A10=-7.20448E-10，A12=-3.61500E-11,A14=2.19580E-14,A16=8.93836E-15,
A18=-1.95337E-15
第14面
A4=-3.07134E-04,A6=2.41618E-06,A8=-1.97489E-07,A10=2.81138E-09 。

「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表６に示す。

「実施例４」
f=6.00 F1.89 ω=39.1
実施例４のデータを表７に示す。

「非球面」
非球面のデータを以下に示す。
第4面
K=-0.40000,A4=-4.08087E-04,A6=-9.12948E-06,A8=-1.55692E-07,
A10=-3.07007E-09，A12=-3.61500E-11,A14=2.19580E-14,A16=8.93836E-15,
A18=-1.95337E-15
第14面
A4=-2.75989E-04,A6=1.94315E-06,A8=-1.43531E-07,A10=1.93052E-09 。

「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表８に示す。

「実施例５」
f=6.00 F1.81 ω=39.0
実施例５のデータを表９に示す。

「非球面」
非球面のデータを以下に示す。
第4面
K=-0.40,A4=-4.12565E-04,A6=-5.03316E-06,A8=-3.48931E-07,
A10=1.11294E-09,A12=-3.61500E-11,A14=2.19580E-14,A16=8.93836E-15,
A18=-1.95337E-15
第14面
A4=-2.37812E-04,A6=2.58524E-06,A8=-1.51407E-07,A10=2.43679E-09 。

「条件式のパラメータの値」
各条件式のパラメータの値を表１０に示す。

図６〜図１０に順次、実施例１〜５に関する収差図を示す。
これらの収差図において、球面収差の破線は正弦条件を表し、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表す。「ｄ」はｄ線、「ｇ」はｇ線に対する収差曲線図である。

これら収差図に示すように、各実施例は、収差が高いレベルで補正され、球面収差、軸上色収差は問題にならないほど小さい。非点収差、像面湾曲、倍率色収差が良好に補正されていることも図６〜図１０に示す収差図より明らかである。

即ち、これら図６〜図１０に示すように、各実施例とも、コマ収差やその色差の乱れも最周辺部まで良く抑えられており、歪曲収差も絶対値で２．０％以下となっている。従って、半画角：３８度程度と広角で、Ｆナンバ：２．０程度以下と大口径でありながら、非常に良好な像性能を確保できている。
従って、結像レンズをこの発明のように構成することにより、半画角が３８度程度と広角で、かつ，Ｆナンバが２．０程度以下と大口径でありながら、非常に良好な像性能を確保し得る。

Ｉ 第１レンズ群
ＩＩ 第２レンズ群
Ｓ 開口絞り
１Ｆ 第１Ｆレンズ群
１Ｒ 第１Ｒレンズ群
２Ｆ 第２Ｆレンズ群
２Ｒ 第２Ｒレンズ群
Ｆ 各種フィルタ等

特開平０６−３０８３８５号公報 特開２００６−３４９９２０号公報 特開平０９−２１８３５０号公報

Claims (10)

1. 単焦点の結像レンズであって、
   開口絞りと、この開口絞りの物体側に配置される第１レンズ群と、上記開口絞りの像側に配置され正のパワーを有する第２レンズ群とで構成され、
   上記第１レンズ群は、物体側から順に、負のパワーを有する第１Ｆレンズ群と、正のパワーを有する第１Ｒレンズ群とを、上記第１レンズ群中で最も広い空気間隔を隔して配置してなり、
   上記第１Ｆレンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを有し、
   上記第１Ｒレンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを有し、
   上記第２レンズ群は、物体側から順に、第２Ｆレンズ群と、第２Ｒレンズ群とを配してなり、
   上記第２Ｆレンズ群は、物体側から順に、第１正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第２正レンズを、この順序に配置してなり、正のパワーを持ち、
   上記第２Ｒレンズ群は、光軸を離れて周辺になるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面を１面有し、
   第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｆ、第２Ｒレンズ群の焦点距離：ｆ２Ｒが、条件：
   （１） ０．４ ＜ｆ２Ｆ／ｆ２Ｒ＜ ０．６
   を満足し、且つ、
   上記第２Ｒレンズ群の上記非球面は、その光線有効高さ：Ｈ２Ｒの位置における近軸曲率半径で作られる面と非球面のサグ量：Ｄ２と、０．８Ｈ２Ｒの位置における近軸曲率半径で作られる面と上記非球面のサグ量：Ｄ１とが、条件：
   （２） ０．３＜ Ｄ１／Ｄ２ ＜ ０．５
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
2. 請求項１記載の結像レンズにおいて、
   第２Ｆレンズ群の物体側面から第２Ｒレンズ群の像側面までの厚さ：Ｄ２Ｆ＿２Ｒ、最大像高：Ｙ’が、条件：
   （３） １．５ ＜Ｄ２Ｆ＿２Ｒ／Ｙ’＜ ３．０
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
3. 請求項１または２記載の結像レンズにおいて、
   第１Ｆレンズ群が、光軸を離れて周辺になるに従い負のパワーが弱くなる形状の非球面を１面有し、
   この非球面は、その光線有効高さをＨ１Ｆとして、０．７Ｈ１Ｆの位置における近軸曲率半径で作られる面と非球面のサグ量：Ｄ３と、０．９Ｈ１Ｆの位置における近軸曲率半径で作られる面と上記非球面のサグ量：Ｄ４とが、条件：
   （４） ０．１＜ Ｄ３／Ｄ４＜ ０．３
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載の結像レンズにおいて、
   第２Ｒレンズ群が、非球面レンズ１枚で構成されたことを特徴とする結像レンズ。
5. 請求項１〜４の任意の１に記載の結像レンズにおいて、
   第２Ｒレンズ群の非球面レンズは、その材質のアッベ数：νｄが条件：
   （５） ６０＜νｄ＜９６
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載の結像レンズにおいて、
   第１レンズ群における、第１Ｆレンズ群が２枚の負レンズにより、第１Ｒレンズが１枚の正レンズによりそれぞれ構成され、上記第１Ｆレンズ群の物体側から２枚目の負レンズの像側面が光軸を離れて周辺になるに従い負のパワーが弱くなる形状の非球面であり、
   第２レンズ群における、第２Ｆレンズ群の、第１正レンズと第１負レンズ、第２負レンズと第２正レンズとが、それぞれ接合され、
   第２Ｒレンズ群が１枚の正レンズで、その物体側の面が、光軸を離れて周辺になるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面であることを特徴とする結像レンズ。
7. 請求項１〜６の任意の１に記載の結像レンズにおいて、
   第２レンズ群を移動させて、有限距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする結像レンズ。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載の結像レンズを有するカメラ装置。
9. 請求項８記載のカメラ装置において、
   撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。
10. 請求項９のカメラ装置を撮影機能部として有する携帯情報端末装置。

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