JP2010039340A - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 軸上色収差、倍率色収差を良好に補正しつつ、球面収差、非点収差等の諸収差の発生を抑え、画面全域で高画質の画像を得るのが容易な広画角でバックフォーカスの長いレトロフォーカス型の光学系を得ること。
【解決手段】 物体側から像側へ順に、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群を有し、前記第１レンズ群は、材料のアッベ数をνｄＧＰ、部分分散比をθｇＦＧＰとするとき、
θｇＦＧＰ−（0.6438-0.001682×νｄＧＰ）＞0.005
６０＜νｄＧＰ
なる条件を満足する正レンズを少なくとも1枚有し、
無限遠物点に合焦しているときのバックフォーカスをＢＦ、光学系全系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の正レンズの材料の平均屈折率をNp、前記第１レンズ群の正レンズの像側の面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｐとするとき
１．０＜ＢＦ／ｆ＜３．０
１．６＜Ｎｐ
０．０１＜Ｌｐ／ｆ＜０．８０
なる条件を満足すること。
【選択図】 図１
【解決手段】 物体側から像側へ順に、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群を有し、前記第１レンズ群は、材料のアッベ数をνｄＧＰ、部分分散比をθｇＦＧＰとするとき、
θｇＦＧＰ−（0.6438-0.001682×νｄＧＰ）＞0.005
６０＜νｄＧＰ
なる条件を満足する正レンズを少なくとも1枚有し、
無限遠物点に合焦しているときのバックフォーカスをＢＦ、光学系全系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の正レンズの材料の平均屈折率をNp、前記第１レンズ群の正レンズの像側の面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｐとするとき
１．０＜ＢＦ／ｆ＜３．０
１．６＜Ｎｐ
０．０１＜Ｌｐ／ｆ＜０．８０
なる条件を満足すること。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光学系に関し、例えば銀塩フィルム用カメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置の撮像光学系に好適なものである。
デジタルカメラやフィルム用カメラ等のうち、一眼レフカメラに用いられる撮影光学系には、広画角でバックフォーカスが長いことが求められている。
広画角で、バックフォーカスが長い撮影光学系として、レトロフォーカスタイプの撮影光学系が知られている（特許文献１、２）。このレトロフォーカスタイプの撮影光学系では、前方（カメラ等の撮影光学系においては被写体側）に全体として負の屈折力のレンズ群を配置する。
また、撮影光学系の後方（カメラ等の撮影光学系においては像側）には全体として正の屈折力のレンズ群を配置する。このような構成によって広画角で長いバックフォーカスを有する撮影光学系を実現している。
特開平０７−０４３６０６号公報
特開０５−１８８２９４号公報
一般にレトロフォーカス型の撮影光学系は開口絞りに対して前方に負の屈折力のレンズ群、後方に正の屈折力のレンズ群を配置した全体として非対称のレンズ構成より成っている。
又長いバックフォーカスを確保する為に前方のレンズ群の負の屈折力の絶対値を大きくしている。この為、諸収差の発生量が多くなる傾向があった。
特にレトロフォーカス型の撮影光学系は、広画角になるにつれてこの非対称な屈折力配置の傾向が強くなり、諸収差のうち、コマ収差、非点収差、球面収差等が多く発生する傾向があった。
例えばFナンバー１．４程度の明るいレトロフォーカス型の撮影光学系においては、前方の負の屈折力のレンズ群と開口絞りより後方の正の屈折力のレンズ群で諸収差が多く発生する傾向があった。そのため、レトロフォーカス型の撮影光学系では諸収差をバランス良く良好に補正するのが大変難しいという問題点があった。
又、Fナンバー１．４程度の明るい撮影光学系においては、光学系の有効径が大型化する傾向があり、特に、開口絞りから後方のレンズ群までの距離が長くなると後玉有効径が増大してカメラとの連結が困難になるという問題があった。
これらの課題を解決するためには、開口絞りより後方のレンズ群を構成する正レンズを高屈折率の硝材で構成すれば良い。これによれば、少ないレンズ枚数で諸収差を良好に補正することが容易となり、更に開口絞りから後方のレンズ群までの距離を短くできるため後玉有効径を小さくすることができる。
しかしながら開口絞りより後方のレンズ群中の正レンズを屈折率の高い硝材で構成すると、一般的に高屈折率の硝材は分散が大きい、つまりアッベ数が小さいため、軸上色収差、倍率色収差の発生量が多くなる。
これは撮影光学系が広画角になればなる程、軸上色収差と倍率色収差の発生が多くなってくる。
以上のような理由により、レトロフォーカス型の撮影光学系においては、広画角化を図り、長いバックフォーカスを確保しつつ、画面全域において高画質の画像を得ることが大変難しい。
本発明は、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正しつつ、球面収差、非点収差等の諸収差の発生を抑え、画面全域で高画質の画像を得るのが容易な広画角でバックフォーカスの長いレトロフォーカス型の光学系の提供を目的とする。
本発明の光学系は、物体側から像側へ順に、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群を有し、前記第１レンズ群は、材料のアッベ数をνｄＧＰ、部分分散比をθｇＦＧＰとするとき、
θｇＦＧＰ−（0.6438-0.001682×νｄＧＰ）＞0.005
６０＜νｄＧＰ
なる条件を満足する正レンズを少なくとも1枚有し、
無限遠物点に合焦しているときのバックフォーカスをＢＦ、光学系全系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の正レンズの材料の平均屈折率をNp、前記第１レンズ群の正レンズの像側の面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｐとするとき
１．０＜ＢＦ／ｆ＜３．０
１．６＜Ｎｐ
０．０１＜Ｌｐ／ｆ＜０．８０
なる条件を満足することを特徴としている。
θｇＦＧＰ−（0.6438-0.001682×νｄＧＰ）＞0.005
６０＜νｄＧＰ
なる条件を満足する正レンズを少なくとも1枚有し、
無限遠物点に合焦しているときのバックフォーカスをＢＦ、光学系全系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の正レンズの材料の平均屈折率をNp、前記第１レンズ群の正レンズの像側の面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｐとするとき
１．０＜ＢＦ／ｆ＜３．０
１．６＜Ｎｐ
０．０１＜Ｌｐ／ｆ＜０．８０
なる条件を満足することを特徴としている。
本発明によれば、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正しつつ、球面収差、非点収差等の諸収差の発生を抑え、画面全域で高画質の画像を得るのが容易な広画角でバックフォーカスの長いレトロフォーカス型の光学系が得られる。
以下、本発明の光学系およびそれを有する撮像装置について説明する。
本発明の光学系は、所謂レトロフォーカスタイプの光学系（光学系の焦点距離がレンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）よりも短い光学系）である。
本発明の光学系は、物体側から像側へ順に、正又は負の屈折力の第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群を有している。
そして第１レンズ群にアッベ数と部分分散比の適切なる値の材料より成る正レンズと負レンズを用いている。
図１は本発明の実施例１の光学系のレンズ断面図である。図２は実施例１の光学系が無限遠物体に合焦したときの収差図である。図３は本発明の実施例２の光学系のレンズ断面図である。図４は実施例２の光学系が無限遠物体に合焦したときの収差図である。図５は本発明の実施例３の光学系のレンズ断面図である。図６は実施例３の光学系が無限遠物体に合焦したときの収差図である。 図７はアッベ数νｄと部分分散比θの関係を示す説明図である。図８は本発明のレトロフォーカスレンズにおける色収差の補正原理を説明するための模式図である。
図９は本発明の光学系を備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
図９は本発明の光学系を備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
各実施例の光学系は、ビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影光学系である。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。
尚、各実施例の光学系をプロジェクター等の投射レンズとして用いても良い。このときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。
レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。
レンズ断面図において、Ｌ１は正又は負の屈折力の第１レンズ群、ＳＰは絞り（開口絞り）、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群である。
ここで、屈折力とは光学的パワーのことであり、焦点距離の逆数である。
ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。
収差図においてｄ，ｇは順にｄ線，ｇ線である。ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は、材料のアッベ数をνｄＧＰ、部分分散比をθｇＦＧＰとする。このとき、
θｇＦＧＰ−（0.6438-0.001682×νｄＧＰ）＞0.005 ‥‥‥（１ａ）
６０＜νｄＧＰ ‥‥‥（２ａ）
なる条件を満足する正レンズＧＰを少なくとも1枚有している。
θｇＦＧＰ−（0.6438-0.001682×νｄＧＰ）＞0.005 ‥‥‥（１ａ）
６０＜νｄＧＰ ‥‥‥（２ａ）
なる条件を満足する正レンズＧＰを少なくとも1枚有している。
いま、ｇ線、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する材料の屈折率をＮｇ、Ｎｄ、ＮＦ、ＮＣとする。このときアッベ数νｄと部分分散比θｇＦは次のとおりである。
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ／ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
図７はアッベ数νｄと部分分散比θｇＦの関係を示したグラフである。図７において点Ａは株式会社オハラ社製の製品名ＰＢＭ２（νｄ＝３６．２６、θｇＦ＝０．５８２８）を示す。点Ｂは株式会社オハラ社製の製品名ＮＳＬ７（νｄ＝６０．４９、θｇＦ＝０．５４３６）を示す。
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
図７はアッベ数νｄと部分分散比θｇＦの関係を示したグラフである。図７において点Ａは株式会社オハラ社製の製品名ＰＢＭ２（νｄ＝３６．２６、θｇＦ＝０．５８２８）を示す。点Ｂは株式会社オハラ社製の製品名ＮＳＬ７（νｄ＝６０．４９、θｇＦ＝０．５４３６）を示す。
点Ａ、点Ｂを結んだ線を基準線とする。このとき、光学ガラスの分布としては大まかにはアッベ数νｄが３５程度より小さい高分散ガラスは基準線より上側にある。又、アッベ数νｄが３５から６０程度までの低分散ガラスは基準線より下側に位置するものが多い。アッベ数νｄが６０以上で、基準線より上側に位置する異常分散ガラスが存在している。低分散ガラスに関しては基準線より上側に位置するものを使用するのが二次スペクトルの補正に対し効果的であり基準線から離れるほど補正効果が高まる。
条件式（１ａ）は、使用するレンズ材料のｇ線とＦ線に対する異常分散性を、部分分散の基準線を基準として規定している。具体的には、条件式（１ａ）の部分分散比θｇＦがｇ線とＦ線の使用レンズ材料の部分分散比を表しており、条件式（１ａ）の右辺が使用レンズ材料の基準ガラスとの部分分散比との差を表している。
つまり、条件式（１ａ）を満足するレンズ材料とは、一般的に異常分散ガラスと呼ばれるものである。部分分散比θｇＦが基準線より大きい場合とは、基準ガラスに比べて相対的にｇ線の屈折率が大きいことを表している。
軸上色収差を微小とするためには、全系の軸上色収差係数をゼロ近傍の値に制御する必要がある。ここで軸上色収差係数Ｌ、倍率色収差係数Ｔは、レンズの屈折力をφ、軸上光線入射高をｈ、軸外主光線入射高をｈｂ、アッベ数をνｄとしたとき、
Ｌ＝Σ（ｈ2・φ／νｄ）
Ｔ＝Σ（ｈ・ｈｂ・φ／νｄ）
で表される。
Ｌ＝Σ（ｈ2・φ／νｄ）
Ｔ＝Σ（ｈ・ｈｂ・φ／νｄ）
で表される。
従って軸上色収差は、軸上光線の入射高ｈが大きいレンズ、倍率色収差は、軸外主光線の入射高ｈｂが大きいレンズの影響が支配的である。
図８に、本発明の光学系の屈折力配置の模式図を示す。図８の光学系は、物体側より像側へ順に正又は負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳＰと正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有するレトロフォーカスタイプの光学系である。この光学系において、軸上、軸外の主光線について考察する。
広角レンズにおいて、ｇ線とＣ線の軸上色収差を光軸上で同一位置になるように補正した場合、図８に示すように、その位置はｄ線の結像位置に対して、オーバー側にずれることになる。
またｇ線とＣ線の倍率色収差を像面上で同一位置になるように補正した場合、その位置はｄ線に対して、光軸外側にずれることになる。ＬａはＦナンバーを決定する軸上光線である。
上記ｇ線の軸上色収差は以下のような原理によって補正される。第１レンズ群Ｌ１の正レンズに異常分散ガラスを用いた場合、光軸内側にｇ線を曲げる力が強くなる。これは異常分散ガラスのｇ線の屈折力が通常の硝材に対して相対的に高いからである。
ここで第１レンズ群Ｌ１中の軸外主光線Ｌｂの高さｈｂに注目すると、開口絞りＳＰに近い位置ではｈｂが小さくなるため、倍率色収差の影響が小さくなる。そのため、開口絞りＳＰに近い位置に条件式（１ａ）を満たすレンズを配置することで倍率色収差をさほど悪化させることなく軸上色収差の二次スペクトルを大きく改善することができる。
したがって、条件式（１ａ）の下限を超えた場合、第１レンズ群Ｌ１に使用するレンズ材料の異常分散性が小さくなり、軸上色収差を充分小さく補正することが難しくなる。
また、条件式（２ａ）の下限を超えた場合、各レンズ群の色消しが不十分になり、近距離物体へのフォーカシングを第２レンズ群Ｌ２のみを繰り出す方式とした場合、倍率色収差及び軸上色収差のフォーカスによる収差変動が大きくなってしまう。
又、各実施例において無限遠物点に合焦しているときのバックフォーカスをＢＦとする。光学系全系の焦点距離をｆとする。第２レンズ群Ｌ２中の正レンズの材料の平均屈折率をNpとする。第１レンズ群Ｌ１の正レンズの像側の面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離をＬｐとする。このとき
１．０＜ＢＦ／ｆ＜３．０ ・・・（３）
１．６＜Ｎｐ ・・・（４）
０．０１＜Ｌｐ／ｆ＜０．８０ ・・・（５）
なる条件を満足している。
１．０＜ＢＦ／ｆ＜３．０ ・・・（３）
１．６＜Ｎｐ ・・・（４）
０．０１＜Ｌｐ／ｆ＜０．８０ ・・・（５）
なる条件を満足している。
条件式（３）は、光学系のレトロ比（Ｒｆ＝ＢＦ／ｆ）を最適に保つための条件式である。
レトロフォーカス型の光学系において、負の屈折力のレンズ群（第１レンズ群）Ｌ１と正の屈折力のレンズ群（第２レンズ群）Ｌ２のパワー（屈折力）のバランスとバックフォーカスＢＦの大小とには相対的な因果関係がある。
長いバックフォーカスを必要とすることは、レトロ比を大きくすることに等しい。また、大きなレトロ比は、負の屈折力の第１レンズ群の屈折力が著しく大きくなる。そうすると負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群とのパワーバランスが崩れてきて、光学性能が劣化し、特にペッツヴァール和が悪化し像面湾曲、歪曲等の軸外収差が悪化してくる。そして結果的に光学系が大型化してくる。
そこで各実施例では条件式（３）を満足するようにしている。
条件式（３）の上限を超えると、レトロ比が大きくなるため、負の屈折力の第１レンズ群のパワーが大きくなる。
したがって、本発明のようなレンズ構成の光学系では、ペッツヴァール和の最適な値の設定が困難になり、軸外収差が悪化してしまう。中でも、歪曲収差と非点収差及び像面湾曲の補正が困難になってしまう。
また、前玉有効径も増加し、光学系全体が大型化してしまうため好ましくない。
一方、条件式（３）の下限を超えると、レトロ比が小さくなりすぎて、例えば一眼レフカメラに適用する場合、最適な長さのバックフォーカスを確保することが困難になってくる。
条件式（４）は第２レンズ群Ｌ２を構成する正レンズの材料の屈折率の平均を規定するものである。条件式（４）の下限を超えると、ペッツヴァール和が正の方向で過大な値となり、像面湾曲等の軸外収差の悪化を招いてしまい、結果的に光学系が大型化してくるので良くない。
条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１中の正レンズＧＰの像側の面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離を規定するものである。
本発明のようなＦナンバーの明るいレトロフォーカス型の光学系においては、条件式（４）のように開口絞りＳＰより後方の第２レンズ群Ｌ２中の正レンズの材料を屈折率の高い硝材で構成することが必要になる。
しかしながら開口絞りＳＰより後方の第２レンズ群Ｌ２中の正レンズを屈折率の高い硝材で構成すると、一般的に高屈折率の硝材は分散が大きい、つまりアッベ数が小さいため、軸上色収差、倍率色収差の発生量が多くなる。
軸上色収差を補正するためには開口絞りＳＰの前側の第１レンズ群Ｌ１にアッベ数の大きい硝材が必要になる。また、Ｆ線とｇ線の軸上色収差の差を小さくし、ｃ線からｇ線まで軸上色収差を良好に補正するためには、部分分散比の大きい硝材が必要になる。
しかしながら、開口絞りＳＰより前側の第１レンズ群Ｌ１中の正レンズにアッベ数、部分分散比の大きい硝材を用いることは広角レンズにおいて倍率色収差を悪化させる方向となる。このため、瞳近軸光線の通過する高さ（光軸からの距離）ｈｂが比較的低くなる位置に、アッベ数、部分分散比の大きい正レンズを適切な屈折力を与えて配置するのが良い。
条件式（５）の上限を超え、正レンズＧＰから開口絞りＳＰまでの距離が長くなりすぎると、倍率色収差の悪化が大きくなり良くない。
一方、条件式（５）の下限を超え、正レンズＧＰの像側の面から開口絞りＳＰまでの距離が短くなりすぎると、正レンズＧＰと開口絞りＳＰが干渉してくるので良くない。
尚、各実施例において、更に好ましくは条件式（３）〜（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．０５＜ＢＦ／ｆ＜２．５０ ・・・（３ａ）
１．６３＜Ｎｐ ・・・（４ａ）
０．０５＜Ｌｐ／ｆ＜０．６０ ・・・（５ａ）
各実施例では以上のように各条件式を満足することにより、諸収差、特に軸上色収差を良好に補正した光学系を得ている。
１．６３＜Ｎｐ ・・・（４ａ）
０．０５＜Ｌｐ／ｆ＜０．６０ ・・・（５ａ）
各実施例では以上のように各条件式を満足することにより、諸収差、特に軸上色収差を良好に補正した光学系を得ている。
各実施例の光学系において、更に好ましくは次の条件式（６）乃至（９）のうち１以上を満足するのが良い。
それによれば各条件式に対応した効果が得られる。
材料のアッベ数をνｄＧＮ、部分分散比をθｇＦＧＮとする。このとき第１レンズ群Ｌ１は、
θｇＦＧＮ−（0.6438-0.001682×νｄＧＮ）＜0 ・・・（１ｂ）
５０＞νｄＧＮ ・・・（２ｂ）
なる条件を満足する負レンズＧＮを少なくとも１枚有している。
θｇＦＧＮ−（0.6438-0.001682×νｄＧＮ）＜0 ・・・（１ｂ）
５０＞νｄＧＮ ・・・（２ｂ）
なる条件を満足する負レンズＧＮを少なくとも１枚有している。
ここで条件式（１ｂ）、（２ｂ）の技術的意味は前述した条件式（１ａ）、（２ａ）と同じである。
そして負レンズＧＮの像側の面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離をＬｎとする。このとき
０．０１＜Ｌｎ／ｆ＜０．８０ ・・・（６）
なる条件を満足することである。
０．０１＜Ｌｎ／ｆ＜０．８０ ・・・（６）
なる条件を満足することである。
開口絞りＳＰから第２レンズ群Ｌ２の最終レンズ面までの光軸上の距離をＬＲとする。このとき、
０．５＜ＬＲ／ｆ＜１.５ ・・・（７）
なる条件を満足することである。
０．５＜ＬＲ／ｆ＜１.５ ・・・（７）
なる条件を満足することである。
第１レンズ群Ｌ１は、材料のアッベ数をνｄＧＮＦ、部分分散比をθｇＦＧＮＦとする。このとき、
θｇＦＧＮＦ−（0.6438-0.001682×νｄＧＮＦ）＞0 ・・・（１ｃ）
なる条件を満足する負レンズＧＮＦを少なくとも1枚有している。
θｇＦＧＮＦ−（0.6438-0.001682×νｄＧＮＦ）＞0 ・・・（１ｃ）
なる条件を満足する負レンズＧＮＦを少なくとも1枚有している。
ここで条件式（１ｃ）の技術的意味は前述の条件式（１ａ）と同じである。
そして負レンズＧＮＦの像側の面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離をＬｎＦとする。このとき
０．８０＜ＬｎＦ／ｆ＜２．００ ・・・（８）
なる条件を満足することである。
０．８０＜ＬｎＦ／ｆ＜２．００ ・・・（８）
なる条件を満足することである。
第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。このとき
１．０＜ｆ２／ｆ＜２．０ ・・・（９）
なる条件を満足することである。
１．０＜ｆ２／ｆ＜２．０ ・・・（９）
なる条件を満足することである。
条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１中の負レンズＧＮの後面（像側の面）から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離を規定するものである。条件式（６）を満足すると倍率色収差を悪化させることなく、軸上色収差を補正することができ、更に良好なる光学性能が得られる。
条件式（７）は開口絞りＳＰから第２レンズ群Ｌ２の最終レンズ面までの距離を適切に設定することにより、後玉有効径を小さくしつつ、収差補正を良好に保ちながら第２レンズ群Ｌ２に必要な屈折力を得るための条件である。
条件式（７）の上限を超え、開口絞りＳＰから第２レンズ群Ｌ２の最終レンズ面までの距離ＬＲが長くなりすぎると、後玉有効径が増大してカメラとの連結が困難となる。逆に下限を超え、開口絞りＳＰから第２レンズ群Ｌ２の最終レンズ面までの距離ＬＲが短くなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２に必要な屈折力を得るためには球面収差の補正に必要な発散面を設けることができなくなる。
条件式（８）は第１レンズ群Ｌ１中の負レンズＧＮＦから開口絞りＳＰまでの光軸上の距離を規定するものである。前述のように、条件式（５）、（６）を満足することで軸上色収差を補正することができるが、倍率色収差が悪化する傾向がある。
条件式（８）は倍率色収差を良好に補正するための条件である。レトロフォーカス型の光学系において、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１で倍率色収差を補正するためには、次のようにするのが良い。瞳近軸光線の通過する高さ（光軸からの距離）ｈｂが高くなる位置に、アッベ数、部分分散比の大きい負レンズを適切な屈折力を与えて配置することである。条件式（８）を満足することで倍率色収差を良好に補正することができる。
条件式（９）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を規定するものである。条件式（９）の上限を超えると、レトロフォーカス型のレンズタイプを良好に維持しつつ、充分な長さのバックフォーカスを得ることが困難となる。逆に、負の歪曲収差と負の球面収差の補正が困難となる。
尚、各実施例では前述した条件式（６）〜（９）のうち、少なくとも１以上を満足するのが良く、必ずしもすべてを満足する必要はない。
各実施例において、更に好ましくは条件式（６）〜（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．１＜Ｌｎ／ｆ＜０．６ ・・・（６ａ）
０．６＜ＬＲ／ｆ＜１．３ ・・・（７ａ）
０．８５＜ＬｎＦ／ｆ＜１．５０ ・・・（８ａ）
１．１＜ｆ２／ｆ＜１．８ ・・・（９ａ）
各実施例によれば、前述の通りのレンズ構成にすることにより諸収差、特に軸上色収差、倍率色収差が良好に補正された撮影画角６３°から８４°程度と広画角で、しかもＦナンバー１．４５と明るいレトロフォーカス型の光学系が得られる。
０．６＜ＬＲ／ｆ＜１．３ ・・・（７ａ）
０．８５＜ＬｎＦ／ｆ＜１．５０ ・・・（８ａ）
１．１＜ｆ２／ｆ＜１．８ ・・・（９ａ）
各実施例によれば、前述の通りのレンズ構成にすることにより諸収差、特に軸上色収差、倍率色収差が良好に補正された撮影画角６３°から８４°程度と広画角で、しかもＦナンバー１．４５と明るいレトロフォーカス型の光学系が得られる。
各実施例において、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第１レンズ群Ｌ１を固定（不動）とし、第２レンズ群Ｌ２全体を繰り出す（移動する）ことで行っている。
レンズ断面図中のＧＰは第１レンズ群Ｌ１中の正レンズである。正レンズＧＰの材料のアッベ数と部分分散比νｄＧＰ、θｇＦＧＰは前述の条件式（１ａ）、（２ａ）を満足している。
ＧＮは第１レンズ群Ｌ１中の負レンズである。負レンズＧＮの材料のアッベ数と部分分散比νｄＧＮ、θｇＦＧＮは前述の条件式（１ｂ）、（２ｂ）を満足している。
ＧＮＦは第１レンズ群Ｌ１中の負レンズである。負レンズＧＮＦの材料のアッベ数と部分分散比ｄＧＮＦ、θｇＦＧＮＦは前述の条件式（１ｃ）を満足している。
図１の実施例１において、第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に物体側に凸面を向けた２つのメニスカス形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズＧＮＦと正レンズとの接合レンズを有している。この実施例においては、第１レンズ群L１は正の屈折力を有している。
更に両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズＧＰと両凹形状の負レンズＧＮとの接合レンズを有している。又、第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負レンズと像側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズを有している。
図３の実施例２のレンズ構成は、図１の実施例１と同じである。この実施例においては、第１レンズ群L１は正の屈折力を有している。
図５の実施例３において、第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に凸面を向けた２つのメニスカス形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズＧＮＦと正レンズとの接合レンズを有している。この実施例においては、第１レンズ群L１は正の屈折力を有している。
更に両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズ、物体側に凹面を向けた負レンズＧＮ、両凸形状の正レンズＧＰを有している。
又、第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズを有している。
また、上述の実施例においては、第１レンズ群L１の屈折力を正としたが、負の屈折力としても構わない。また、第１レンズ群L１の焦点距離は、第２レンズ群L２の焦点距離の１.５倍以上（好ましくは２倍以上）であることが望ましい。
次に実施例１〜３に示した光学系を撮像装置に適用した実施例を図９を用いて説明する。
図９は一眼レフカメラの要部概略図である。図９において、１０は実施例１〜３の光学系１を有する撮影光学系である。
撮影光学系１は保持部材である鏡筒２に保持されている。２０はカメラ本体である。カメラ本体２０はクイックリターンミラー３、焦点板４、ペンタダハプリズム５、接眼レンズ６等によって構成されている。
クイックリターンミラー３は、撮影光学系１０からの光束を上方に反射する。焦点板４は撮影光学系１０の像形成位置に配置されている。ペンタダハプリズム５は焦点板４に形成された逆像を正立像に変換する。観察者は、その正立像を接眼レンズ６を介して観察する。
７は感光面であり、像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）や銀塩フィルムが配置される。撮影時にはクイックリターンミラー３が光路から退避して、感光面７上に撮影光学系１０によって像側形成される。
尚、本発明の光学系は、デジタルカメラ・ビデオカメラ・銀塩フィルム用カメラ等の他に望遠鏡、双眼鏡、複写機、プロジェクター等の光学機器にも適用できる。
以下に、実施例１〜３に各々対応する数値実施例１〜３を示す。
各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔である。ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。ＢＦはバックフォーカスである。＊はその面が非球面であることを示す。
（非球面データ）には、非球面を次式で表した場合の非球面係数を示す。
（非球面データ）には、非球面を次式で表した場合の非球面係数を示す。
但し、
ｘ：光軸方向の基準面からの変位量である。
ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さである。
Ｒ：ベースとなる２次曲面の半径である。
Ｃｎ：ｎ次の非球面係数である。
なお、「Ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。
ｘ：光軸方向の基準面からの変位量である。
ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さである。
Ｒ：ベースとなる２次曲面の半径である。
Ｃｎ：ｎ次の非球面係数である。
なお、「Ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。
各数値実施例における正レンズＧＰ、負レンズＧＮ、負レンズＧＮＦのアッベ数νd、部分分散比θgFの値を表−１に示す。
又前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−２に示す。
[数値実施例１]
面データ
面番号 ri di ndi νdi 有効径
L1 1 131.721 2.70 1.51742 52.4 51.15
2 26.789 8.10 41.76
3 84.345 3.30 1.48749 70.2 41.55
4* 26.762 3.94 38.86
5 49.974 6.16 1.88300 40.8 38.88
6 -249.304 4.23 38.32
7 -45.194 2.10 1.61293 37.0 37.47
8 51.936 6.44 1.83481 42.7 36.27
9 -104.883 5.03 35.95
10 44.614 5.67 1.83481 42.7 34.71
11 -147.133 0.09 34.35
12 80.063 5.84 1.49700 81.5 32.02
13 -48.382 1.70 1.65412 39.7 30.83
14 30.631 7.90 26.86
絞り 15 ∞ 6.44 25.52
L2 16 -20.281 1.40 1.80000 29.9 24.92
17 207.522 4.59 1.80400 46.6 28.09
18 -56.354 0.25 29.21
19 79.507 7.92 1.59240 68.3 31.04
20 -32.694 0.25 32.38
21* -119.896 4.93 1.77250 49.6 33.41
22 -39.518 37.98 34.91
非球面データ
c4 c6 c8 c10
第4面 -8.24273E-06 -8.75030E-09 -2.15137E-12 -1.21085E-14
第21面-9.26947E-06 -3.03922E-09 -1.77751E-13 -1.10418E-14
各種データ
焦点距離 34.59
Fナンバー 1.45
画角 32.02
像高 21.64
レンズ全長 126.93
BF 37.98
各群焦点距離
L1 102.5
L2 43.5
[数値実施例２]
面データ
面番号 ri di ndi νdi 有効径
L1 1 126.933 2.70 1.51742 52.4 50.86
2 26.727 8.15 41.59
3 87.278 3.30 1.48749 70.2 41.37
4* 27.694 3.81 38.76
5 52.883 5.94 1.88300 40.8 38.75
6 -192.056 3.55 38.28
7 -45.007 2.10 1.60342 38.0 37.98
8 49.133 6.48 1.83481 42.7 36.65
9 -111.47 4.72 36.34
10 46.511 5.35 1.83481 42.7 34.36
11 -151.76 0.09 34.02
12 106.328 5.82 1.56907 71.3 32.17
13 -43.299 1.70 1.65412 39.7 31.12
14 31.509 8.47 27.05
絞り 15 ∞ 6.59 25.56
L2 16 -19.704 1.40 1.80000 29.9 24.97
17 2353.87 4.60 1.77250 49.6 28.2
18 -49.934 0.25 29.49
19 85.705 7.85 1.59240 68.3 31.49
20 -32.265 0.25 32.36
21* -101.111 4.97 1.75500 52.3 33.33
22 -37.105 38.47 34.89
非球面データ
c4 c6 c8 c10
第4面 -7.6914E-06 -7.6187E-09 -3.5704E-12 -6.7948E-15
第21面-9.5317E-06 -2.9975E-09 -2.4628E-13 -1.1618E-14
各種データ
焦点距離 34.81
Fナンバー 1.45
画角 31.86
像高 21.64
レンズ全長 126.57
BF 38.47
各群焦点距離
L1 103.5
L2 43.5
面データ
面番号 ri di ndi νdi 有効径
L1 1 126.933 2.70 1.51742 52.4 50.86
2 26.727 8.15 41.59
3 87.278 3.30 1.48749 70.2 41.37
4* 27.694 3.81 38.76
5 52.883 5.94 1.88300 40.8 38.75
6 -192.056 3.55 38.28
7 -45.007 2.10 1.60342 38.0 37.98
8 49.133 6.48 1.83481 42.7 36.65
9 -111.47 4.72 36.34
10 46.511 5.35 1.83481 42.7 34.36
11 -151.76 0.09 34.02
12 106.328 5.82 1.56907 71.3 32.17
13 -43.299 1.70 1.65412 39.7 31.12
14 31.509 8.47 27.05
絞り 15 ∞ 6.59 25.56
L2 16 -19.704 1.40 1.80000 29.9 24.97
17 2353.87 4.60 1.77250 49.6 28.2
18 -49.934 0.25 29.49
19 85.705 7.85 1.59240 68.3 31.49
20 -32.265 0.25 32.36
21* -101.111 4.97 1.75500 52.3 33.33
22 -37.105 38.47 34.89
非球面データ
c4 c6 c8 c10
第4面 -7.6914E-06 -7.6187E-09 -3.5704E-12 -6.7948E-15
第21面-9.5317E-06 -2.9975E-09 -2.4628E-13 -1.1618E-14
各種データ
焦点距離 34.81
Fナンバー 1.45
画角 31.86
像高 21.64
レンズ全長 126.57
BF 38.47
各群焦点距離
L1 103.5
L2 43.5
[数値実施例３]
面データ
面番号 ri di ndi νdi 有効径
L1 1 64.588 2.90 1.83481 42.7 54.54
2 27.134 8.59 43.79
3 78.633 3.35 1.58373 59.0 43.49
4* 26.588 6.91 39.29
5 104.899 5.15 1.883 40.8 39.12
6 -104.899 0.89 38.77
7 -72.964 2.10 1.497 81.5 38.69
8 46.394 5.95 1.83481 42.7 35.93
9 -224.128 3.78 35.24
10 37.165 6.85 1.834 37.2 27.97
11 -46.716 1.50 1.60342 38.0 26.11
12 19.654 5.07 23.04
13 -76.688 1.30 1.65412 39.7 23.11
14 76.688 0.20 23.76
15 26.781 6.55 1.497 81.5 25.16
16 -64.437 3.40 25.15
絞り 17 ∞ 6.64 24.16
L2 18 -18.579 3.55 1.48749 70.2 23.65
19 -15.481 1.60 1.84666 23.8 24.36
20 -42.869 0.20 28.1
21 103.587 8.20 1.618 63.4 30.9
22 -28.2 0.20 31.6
23* -116.641 6.00 1.851 40.4 32.83
24 -33.79 38.48 34.92
非球面データ
c4 c6 c8 c10
第4面 -5.6034E-06 -8.8149E-09 3.9223E-12 -2.2756E-14
第23面-1.1961E-05 -2.8659E-09 -7.0647E-12 -1.3455E-14
各種データ
焦点距離 24.54
Fナンバー 1.45
画角 41.4
像高 21.64
レンズ全長 129.35
BF 38.48
各群焦点距離
L1 116.7
L2 37.4
面データ
面番号 ri di ndi νdi 有効径
L1 1 64.588 2.90 1.83481 42.7 54.54
2 27.134 8.59 43.79
3 78.633 3.35 1.58373 59.0 43.49
4* 26.588 6.91 39.29
5 104.899 5.15 1.883 40.8 39.12
6 -104.899 0.89 38.77
7 -72.964 2.10 1.497 81.5 38.69
8 46.394 5.95 1.83481 42.7 35.93
9 -224.128 3.78 35.24
10 37.165 6.85 1.834 37.2 27.97
11 -46.716 1.50 1.60342 38.0 26.11
12 19.654 5.07 23.04
13 -76.688 1.30 1.65412 39.7 23.11
14 76.688 0.20 23.76
15 26.781 6.55 1.497 81.5 25.16
16 -64.437 3.40 25.15
絞り 17 ∞ 6.64 24.16
L2 18 -18.579 3.55 1.48749 70.2 23.65
19 -15.481 1.60 1.84666 23.8 24.36
20 -42.869 0.20 28.1
21 103.587 8.20 1.618 63.4 30.9
22 -28.2 0.20 31.6
23* -116.641 6.00 1.851 40.4 32.83
24 -33.79 38.48 34.92
非球面データ
c4 c6 c8 c10
第4面 -5.6034E-06 -8.8149E-09 3.9223E-12 -2.2756E-14
第23面-1.1961E-05 -2.8659E-09 -7.0647E-12 -1.3455E-14
各種データ
焦点距離 24.54
Fナンバー 1.45
画角 41.4
像高 21.64
レンズ全長 129.35
BF 38.48
各群焦点距離
L1 116.7
L2 37.4
Ｌ１：第１レンズ群
Ｌ２：第２レンズ群
ＧＰ：第１レンズ群中絞りから0.4Lまでの範囲に正レンズ
ＳＰ：開口絞り
ＩＰ：像面
ｄ：ｄ線
ｇ：ｇ線
ΔＭ：メリディオナル像面
ΔＳ：サジタル像面
Ｌ２：第２レンズ群
ＧＰ：第１レンズ群中絞りから0.4Lまでの範囲に正レンズ
ＳＰ：開口絞り
ＩＰ：像面
ｄ：ｄ線
ｇ：ｇ線
ΔＭ：メリディオナル像面
ΔＳ：サジタル像面
Claims (7)
- 物体側から像側へ順に、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群を有し、前記第１レンズ群は、材料のアッベ数をνｄＧＰ、部分分散比をθｇＦＧＰとするとき、
θｇＦＧＰ−（0.6438-0.001682×νｄＧＰ）＞0.005
６０＜νｄＧＰ
なる条件を満足する正レンズを少なくとも1枚有し、
無限遠物点に合焦しているときのバックフォーカスをＢＦ、光学系全系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の正レンズの材料の平均屈折率をNp、前記第１レンズ群の正レンズの像側の面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｐとするとき
１．０＜ＢＦ／ｆ＜３．０
１．６＜Ｎｐ
０．０１＜Ｌｐ／ｆ＜０．８０
なる条件を満足することを特徴とする光学系。 - 前記第１レンズ群は、材料のアッベ数をνｄＧＮ、部分分散比をθｇＦＧＮとするとき、
θｇＦＧＮ−（0.6438-0.001682×νｄＧＮ）＜0
５０＞νｄＧＮ
なる条件を満足する負レンズを少なくとも１枚有し、
前記負レンズの像側の面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｎとするとき
０．０１＜Ｌｎ／ｆ＜０．８０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 - 前記開口絞りから前記第２レンズ群の最終レンズ面までの光軸上の距離をＬＲとするとき、
０．５＜ＬＲ／ｆ＜１.５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。 - 前記第１レンズ群は、材料のアッベ数をνｄＧＮＦ、部分分散比をθｇＦＧＮＦとするとき、
θｇＦＧＮＦ−（0.6438-0.001682×νｄＧＮＦ）＞0
なる条件を満足する負レンズを少なくとも1枚有し、
前記少なくとも１枚の負レンズの像側の面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｎＦとするとき
０．８０＜ＬｎＦ／ｆ＜２．００
なる条件を満足することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光学系。 - 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき
１．０＜ｆ２／ｆ＜２．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。 - 光電変換素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
- 請求項１乃至６のいずれか１項の光学系と、該光学系によって形成される像を受光する光電変換素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
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