JP2010054668A

JP2010054668A - 光学系及びそれを有する光学機器

Info

Publication number: JP2010054668A
Application number: JP2008217842A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Eguchi; 薫江口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2010-03-11
Also published as: US8068289B2; US20100053765A1

Abstract

【課題】画面内全体に渡って色収差を良好に補正することができ、高い光学性能が得られる広画角の光学系を得ること。
【解決手段】拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群を有する光学系において、
該第１レンズ群よりも縮小共役側には開口絞りが配置されており、該開口絞りよりも縮小共役側には１以上の正レンズが配置されており、該１以上の正レンズのうち最も縮小共役側に位置する正レンズを第Ｐ正レンズとするとき、
該第Ｐ正レンズの材料の部分分散比θ_gFP、アッベ数ν_dp、ｄ線に関する屈折率ｎ_dp、該開口絞りから該第Ｐ正レンズの縮小共役側の面までの距離ｄ_SP−P、該開口絞りから最も縮小共役側に位置するレンズの縮小共役側の面までの距離ｄ_SP−PR、該第Ｐ正レンズの焦点距離ｆ_P、全系の基準焦点距離ｆ_Sを各々適切に設定すること。
【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、望遠鏡、双眼鏡、プロジェクタ、複写機等の光学機器に好適なものである。

デジタルカメラやビデオカメラ、そしてプロジェクタ等の光学機器に用いられる光学系は、広画角であること、そして得られる像（プロジェクターのときは投射像、以下同じ）に歪みがない高画質の像であることが求められている。

従来、広角化（広画角化）に有利な光学系として、レトロフォーカス型（ネガティブリード型）レンズが知られている。

このレトロフォーカス型レンズは、光学系の前方（カメラ等の撮影光学系では被写体側、プロジェクタ等の投影光学系ではスクリーン側）に全体として負の屈折力のレンズ群を配置している。

また後方（カメラ等の撮影光学系では像側、プロジェクタ等の投影光学系では原画側）には、正の屈折力のレンズ群を配置している。これによって、短い焦点距離（広画角）で長いバックフォーカスを有した光学系を実現している。

レトロフォーカス型の撮像光学系として物体側から像側へ順に負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有する単一の焦点距離のレトロフォーカス型の撮像光学系が知られている（特許文献１、２）。

また、レトロフォーカス型の投射光学系としてスクリーン側から原画側へ順に負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有する単一の焦点距離のレトロフォーカス型の投射光学系が知られている（特許文献３）。

またレトロフォーカス型の変倍系を含む撮像光学系として物体側から像側へ順に負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有し、任意の光路中に変倍系を含むレトロフォーカス型の撮像光学系が知られている（特許文献４）。

またレトロフォーカス型の投射光学系としてスクリーン側から原画側へ順に負の屈折力の第１レンズ群と複数のレンズ群より成る後続レンズ群を有し、複数のレンズ群を移動させてズーミングを行った投射光学系が知られている（特許文献５）。
特開平０９−０３３８０１号公報特開２００６−３０１４１６号公報特開平０６−０８２６８９号公報特開２００１−１８８１７１号公報特開２００６−０８４９７１号公報

レトロフォーカス型の光学系は広画角化が容易で長いバックフォーカスが容易に得られるため、撮像装置用の撮像光学系や投射装置（プロジェクター）用の投射光学系として多く用いられている。

レトロフォーカス型の光学系は、負の屈折力のレンズ群が先行し、開口絞りに対して非対称な屈折力配置のため、負の歪曲収差（樽型の歪曲収差）が多く発生しやすい。

負の歪曲収差を軽減するには、負の屈折力のレンズ群内の負レンズの材料に屈折率材料を用いれば良い。しかしながら高屈折率材料は一般に高分散であるため、負の屈折力のレンズ群に高屈折率材料を用いると負の倍率色収差が多く発生してくる。

レトロフォーカス型の撮像光学系において、この倍率色収差を補正するには、負の屈折力の第１レンズ群内部や、その近傍のレンズ群に高分散ガラスより成る正レンズを配置すれば良い。

この他、レトロフォーカス型の撮像光学系において、負の倍率色収差を補正するには、瞳近軸光線のレンズ面への入射高（光軸からの距離）ｈが比較的高くなる開口絞りよりも後方のレンズ群に、異常部分分散を持った低分散材料の正レンズを用いれば良い。

しかしながら、これらの方法ではいずれも高次の倍率色収差が十分補正しきれず残存してしまう傾向がある。このため、像高の高い部分（画角の大きな領域）になるにつれてｇ線の倍率色収差が正の方向に増大し、全体として過剰補正になる傾向があった。

そこで、従来のレトロフォーカス型の光学系では全画面で倍率色収差のバランスを取るために、倍率色収差を中間像高で負の方向に、最大像高で正の方向となるように補正することが行われている。

この他、負の倍率色収差を補正するために、瞳近軸光線のレンズ面への入射高（光軸からの距離）ｈが比較的高くなる、開口絞りよりも後方のレンズ群に、異常部分分散を持った高分散な樹脂材料を用いて補正することが行われている。

しかしながら、樹脂材料であるためレンズ単体としてのパワーを大きく付けることができず、単色収差の収差補正力が弱い。また、レンズのパワーを強くした場合、材料の屈折率が低いと、基準波長の歪曲収差などの諸収差が残存してしまうことがあった。

本発明は、画面内全体に渡って色収差を良好に補正することができ、高い光学性能が得られる広画角の光学系及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。

本発明の光学系は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群を有する光学系において、
該第１レンズ群よりも縮小共役側には開口絞りが配置されており、該開口絞りよりも縮小共役側には１以上の正レンズが配置されており、該１以上の正レンズのうち最も縮小共役側に位置する正レンズを第Ｐ正レンズとするとき、
該第Ｐ正レンズの材料の部分分散比をθ_gFP、アッベ数をν_dp、ｄ線に関する屈折率をｎ_dp、該開口絞りから該第Ｐ正レンズの縮小共役側の面までの距離をｄ_SP−P、該開口絞りから最も縮小共役側に位置するレンズの縮小共役側の面までの距離をｄ_SP−PR、該第Ｐ正レンズの焦点距離をｆ_P、全系の基準焦点距離をｆ_Sとするとき、
0.79＜θ_gFP−(1.00×10^-4×ν_dp ²−9.10×10^-3×ν_dp)＜0.86
10＜ν_dp＜30
1.7＜ｎ_dp＜2.2
0.7＜ｄ_SP−P/ｄ_SP−PR≦1.0
0.5＜ｆ_P/ｆ_S＜2.2
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、画面内全体に渡って色収差を良好に補正することができ、高い光学性能が得られる広画角の光学系及びそれを有する光学機器が得られる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の光学系は撮像用又は投射用で単焦点レンズ又はズームレンズである。

そして拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群を有している。

また第１レンズ群よりも縮小共役側には開口絞りが配置されており、開口絞りよりも縮小共役側には後述する条件式（Ａ１）〜（Ａ５）を満足する１以上の正レンズを有している。

拡大共役側と縮小共役側は光学系が撮像系のときは物体側と像側に相当し、画像をスクリーン等に投射する投射系のときはスクリーン側と被投射画像側に相当する。

本発明の光学系が単焦点レンズのときは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、フォーカスの際に移動するフローティングレンズ群、正の屈折力の第２レンズ群を有している。

そして第１レンズ群よりも縮小共役側には開口絞りが配置されている。

バックフォーカスは焦点距離よりも長い。

ここで言うバックフォーカスとは、最も縮小共役側のレンズの縮小共役側のレンズ面から像面までの距離のことである。像側にガラスブロックやプリズム、またローパスフィルター等があった場合はその厚みを空気長に換算した値をバックフォーカスの一部としている。

また開口絞りより縮小共役側には後述する条件式（１）〜（５）を満足する１以上の正レンズを有している。

本発明の光学系がズームレンズのときは拡大共役側から縮小共役側へ順に、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、複数のレンズ群を含む後続レンズ群を有している。

ズーミングに際しては、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が変化する。そして第１レンズ群の一部または全部を移動させてフォーカシングを行っている。

第１レンズ群よりも縮小共役側には開口絞りが配置されている。開口絞りよりも縮小共役側には後述する条件式（８）〜（１２）を満足する１以上の正レンズを有している。

図１は、本発明の光学系の実施例１のレンズ断面図である。

図２は実施例１の光学系の物体距離が１．６ｍ(数値実施例をｍｍ単位で表したときの像面ＩＰからの距離である。以下同じ)のときにおける縦収差図である。

実施例１は、半画角（撮影時又は投射時、以下同じ）が４０．９°で広画角の単焦点レンズである。

図３は、本発明の光学系の実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。
図４、図５、図６はそれぞれ実施例２の光学系の物体距離が１．３５ｍのときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における縦収差図である。

実施例２は、広角端において半画角が３３．３°、望遠端において半画角が２３．０°、ズーム比１．５５のズームレンズである。

図７は、本発明の光学系の実施例３の広角端におけるレンズ断面図である。
図８、図９、図１０はそれぞれ実施例３の光学系の物体距離２．５ｍのときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における縦収差図である。

実施例３は、広角端において半画角が２７．９°、望遠端において半画角が１８．６°、ズーム比１．５８のズームレンズである。

図１１は、本発明の光学系を有する撮像装置の要部概略図である。

図１２は、本発明の光学系を有する投射（プロジェクタ）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等の撮像装置に用いられる撮影レンズ又は画像投射装置（プロジェクタ）に用いられる投射レンズである。

レンズ断面図において、左方が拡大共役側（物体側）（前方）で、右方が縮小共役側（像側）（後方）である。

光学系をプロジェクタに用いるときは左方がスクリーン、右方が被投射画像側となる。レンズ断面図において、ＬＡは光学系である。

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。Ｌｒは後群（後続レンズ群）である。ＳＰは開口絞りである。ＩＰは像面であり、固体撮像素子（光電変換素子）または液晶パネル(液晶表示装置)等の原画像(被投射画像)に相当している。

図１においてＬＦは正の屈折力のフローティングレンズ群である。図７においてＬ１Ｆはフォーカスレンズ群である。図３、図７においてＧＢは色分解、色合成用のプリズム、光学フィルター、フェースプレート（平行平板ガラス）、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。

尚、図３の実施例２と図７の実施例３においては広角端と望遠端は変倍用の第２レンズ群Ｌ２が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

収差図において、ｄ、ｇは順に、ｄ線、ｇ線である。Ｍ、Ｓはメリディオナル像面、サジタル像面、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。

すべての収差図において、球面収差は０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は２％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。

各実施例の光学系において、開口絞りＳＰよりも縮小共役側に配置されている１以上の正レンズのうち最も縮小共役側に位置する正レンズを第Ｐ正レンズとする。

そして第Ｐ正レンズの材料の部分分散比をθ_gFP、アッベ数をν_dP、ｄ線に関する屈折率をｎ_dPとする。開口絞りＳＰから第Ｐ正レンズの縮小共役側の面までの距離をｄ_SP-Pとする。開口絞りＳＰから最も縮小共役側に位置するレンズの縮小共役側の面までの距離をｄ_{ＳＰ−ＰＲ}とする。第Ｐ正レンズの焦点距離をｆ_P、全系の基準焦点距離をｆ_Sとする。但し面までの距離とは、面と光軸との交点までの距離である。以下全て同じである。

このとき、
0.79＜θ_gFP−(1.00×10^-4×ν_dp ²−9.10×10^-3×ν_dp)＜0.86・・・（Ａ１）
10＜ν_dp＜30 ・・・（Ａ２）
1.7＜ｎ_dp＜2.2 ・・・（Ａ３）
0.7＜ｄ_SP−P/ｄ_SP−PR≦1.0 ・・・（Ａ４）
0.5＜ｆ_P/ｆ_S＜2.2 ・・・（Ａ５）
なる条件式を満足している。

ただし、ここでアッベ数ν_d、部分分散比θ_gFは、g線（波長435.8nm）、F線（486.1nm）、d線（587.6nm）、C線（656.3nm）に対する材料の屈折率をそれぞれN_g，N_d，N_F，N_Cとする。

このとき、
ν_d＝（N_d−1）／（N_F−N_C）
θ_gF＝（N_g−N_F）／（N_F−N_C）
である。

また、基準焦点距離ｆ_Ｓとは光学系がズームレンズのときは広角端と望遠端における焦点距離を各々ｆ_ｗ、ｆ_Ｔとするとき

をいう。

各実施例において、更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

開口絞りＳＰよりも縮小共役側に位置する負レンズのうち少なくとも１つの負レンズの材料のｄ線に関するアッベ数をν_ＮＮとする。ｄ線に対する焦点距離をf_ＮＮとする。

また開口絞りＳＰよりも縮小共役側に位置する１以上の正レンズのうち、第Ｐ正レンズ以外の正レンズの材料のｄ線に関するアッベ数のうち最大の値をν_{ＰＰｍａｘ}とする。

このとき

65＜ν_{ＰＰｍａｘ}＜98 ・・・（Ａ７）
なる条件式のうち１以上を満足するのが好ましい。

本発明の光学系が単一焦点距離のレンズのときは、開口絞りＳＰよりも縮小共役側に配置されている１以上の正レンズのうち最も縮小共役側に位置する正レンズを第Ａ正レンズとする。

そして第Ａ正レンズの材料の部分分散比をθ_gFs、アッベ数をν_ds、ｄ線に関する屈折率をn_dsとする。開口絞りＳＰから第Ａ正レンズの縮小共役側の面までの距離をd_SP-Riとする。開口絞りＳＰ面から最も縮小共役側に位置するレンズの縮小共役側の面までの距離をd_SP-Rkとする。第Ａ正レンズの焦点距離をf_G、全系の焦点距離をfとする。

このとき、
0.79＜θ_gFs−(1.00×10^-4×ν_ds ²−9.10×10^-3×ν_ds)＜0.86 ・・・（１）
10＜ν_ds＜30 ・・・（２）
1.7＜n_ds＜2.2 ・・・（３）
0.7＜d_SP-Ri/d_SP-Rk≦1.0 ・・・（４）
0.5＜f_G/f＜2.2 ・・・（５）
なる条件式を満足している。

そして単焦点レンズのときは、好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

開口絞りＳＰよりも縮小共役側に位置する負レンズのうち少なくとも１つの負レンズの材料のｄ線に関するアッベ数をν_N、ｄ線に対する焦点距離をf_Nとする。

開口絞りＳＰよりも縮小共役側に位置する１以上の正レンズのうち、第Ａ正レンズ以外の正レンズの材料のｄ線に関するアッベ数のうち最大の値をν_Pmaxとする
このとき、

65＜ν_Pmax＜98 ・・・（７）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。

本発明の光学系がズームレンズのときは開口絞りＳＰよりも縮小共役側に配置されている１以上の正レンズのうち最も縮小共役側に位置する正レンズを第Ｚ正レンズとする。第Ｚ正レンズの材料の部分分散比をθ_gFz、アッベ数をν_dz、ｄ線に関する屈折率をn_dzとする。広角端において開口絞りＳＰから第Ｚ正レンズの縮小共役側の面までの距離をd_SP-Rizとする。

広角端において開口絞りＳＰから最も縮小共役側に位置するレンズの縮小共役側の面までの距離をd_SP-Rkzとする。第Ｚ正レンズの焦点距離をf_Gz、広角端における全系の焦点距離をf_W、望遠端における全系の焦点距離をf_Tとする。

このとき、
0.79＜θ_gFz−(1.00×10^-4×ν_dz ²−9.10×10^-3×ν_dz)＜0.86 ・・・（８）
10＜ν_dz＜30 ・・・（９）
1.7＜n_dz＜2.2 ・・・（１０）
0.7＜d_SP-Riz/d_SP-Rkz≦1.0 ・・・（１１）

なる条件式を満足している。

そしてズームレンズのときは、好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

開口絞りＳＰよりも縮小共役側に位置する負レンズのうち少なくとも１つの負レンズの材料のｄ線に関するアッベ数をν_Nz、空気中における焦点距離をf_Nzとする。

開口絞りＳＰよりも縮小共役側に位置する１以上の正レンズのうち第Ｚ正レンズ以外の正レンズの材料のｄ線に関するアッベ数のうち最大の値をν_Pmaxzとする。

65＜ν_Pmaxz＜98 ・・・（１４）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。

前述した各条件式において、条件式（Ａ１）〜（Ａ７）は光学系が単焦点レンズ又はズームレンズのときである。条件式（１）〜（７）は光学系が単一焦点レンズのときである。条件式（８）〜（１４）は光学系がズームレンズのときである。

そして条件式（Ａ１）〜（Ａ７）と条件式（１）〜（７）、そして条件式（８）〜（１４）が互いに対応した技術内容となっている。

各実施例のレトロフォーカス型の光学系は、開口絞り（開口絞り面）ＳＰの位置に対して非対称なレンズ構成であると共に広画角である。このため、低次の歪曲収差と高次の歪曲収差の両方が発生しやすい。

これは基準波長以外の波長についても同様である。また、倍率色収差についても低次と高次（色の歪曲収差）の両方が多く発生しやすい。

ここで低次の歪曲収差、もしくは倍率色収差とは、近軸理論によるところの３次の収差係数に表されるものである。また、高次の歪曲収差、もしくは倍率色収差とは５次以上の収差係数に表されるものである。

低次の収差が多く発生すると、像高変化による収差量の変化の傾きが大きくなる。

また高次の収差が多く発生すると、像高変化による収差曲線に変曲点が生じて収差曲線に曲がりが発生する。

一般にこのときの諸収差を良好に補正するためには、各レンズ群のレンズ枚数を増やし
て設計の自由度を増加させれば良い。

しかしながらレンズ枚数を増加させると、レンズ系全体が大型化し高重量となってくる。

そこで、各実施例の光学系では、開口絞りＳＰより像側で軸外光線の入射高が高くなる位置に条件式（Ａ１）〜（Ａ５）又は条件式（１）〜（５）又は条件式（８）〜（１２）を満足する正レンズＡ（第Ｐ正レンズ、第Ａ正レンズ、第Ｚ正レンズ）を設けている。

これにより、第１レンズ群Ｌ１で発生する諸収差、特にｇ線とＦ線の間の倍率色収差量の差を低減している。

このようなレンズ構成とすることで、光学系での高次の倍率色収差の発生量を画面全体に渡り低減させている。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

尚、条件式（Ａ１）〜（Ａ７）と条件式（１）〜（７）、そして条件式（８）〜（１２）は互いに対応している。各条件式の技術的内容は単一の焦点距離より成る場合や、ズームレンズより成る場合に又はどちらでも良い場合に相当している。

このため対応する条件式毎に説明する。

条件式（Ａ１）、（１）、（８）は前述したレトロフォーカス型の光学系において、開口絞りＳＰより像側に配置した正レンズＡの部分分散比に関する。

条件式（Ａ１）、（１）、（８）の上限値を超えると、部分分散比が大きくなるためｇ線とＦ線の間の倍率色収差量の差を低減させる効果は大きくなるが、ｇ線とＣ線の間の倍率色収差量の差は広がってしまい、これを補正することが困難になってしまう。

そうなるとレンズ枚数を増加せざるを得なくなり、レンズ系全体が大型化し高重量となってしまう。

一方条件式（Ａ１）、（１）、（８）の下限値を超えると部分分散比が小さくなるため高次の倍率色収差補正力が弱まる。このため残存した高次の倍率色収差を補正するにはレンズ枚数を増加せざるを得なくなり、レンズ系全体が大型化し高重量となってしまう。

条件式（Ａ１）、（１）、（８）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。

0.793＜θ_gFP−(1.00×10^-4×ν_dP ²−9.10×10^-3×ν_dP)＜0.85 ・・・（Ａ１ａ）
0.793＜θ_gFs−(1.00×10^-4×ν_ds ²−9.10×10^-3×ν_ds)＜0.85 ・・・（１ａ）
0.793＜θ_gFz−(1.00×10^-4×ν_dz ²−9.10×10^-3×ν_dz)＜0.85 ・・・（８ａ）
条件式（Ａ１）、（１）、（８）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。

0.796＜θ_gFP−(1.00×10^-4×ν_dP ²−9.10×10^-3×ν_dP)＜0.84 ・・・（Ａ１ｂ）
0.796＜θ_gFs−(1.00×10^-4×ν_ds ²−9.10×10^-3×ν_ds)＜0.84 ・・・（１ｂ）
0.796＜θ_gFz−(1.00×10^-4×ν_dz ²−9.10×10^-3×ν_dz)＜0.84 ・・・（８ｂ）
条件式（Ａ２）、（２）、（９）は開口絞り面ＳＰより像側に配置した正レンズＡの材料のアッベ数の値に関する。

条件式（Ａ２）、（２）、（９）の上限値を超えると低分散になるため、ｇ線とＦ線との間の倍率色収差量の差を低減させる効果が小さくなってしまう。
このため同様の効果を得るには正レンズＡに大きなパワーをつけなければならなくなり、他の諸収差の補正が困難となってしまう。

一方条件式（Ａ２）、（２）、（９）の下限値を超えると高分散になるため、ｇ線とＦ線との間の倍率色収差量の差を低減させる効果は大きくなるが、ｇ線とＣ線との間の倍率色収差量の差は広がってしまい、これを補正することが困難になってしまう。

条件式（Ａ２）、（２）、（９）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。

15＜ν_dp＜29 ・・・（Ａ２ａ）
15＜ν_ds＜29 ・・・（２ａ）
15＜ν_zd＜29 ・・・（９ａ）
条件式（Ａ３）、（３）、（１０）は開口絞りＳＰより像側に配置した正レンズＡの材料の屈折率の値に関する。

条件式（Ａ３）、（３）、（１０）の上限値を超える材料は光学部材として用いることが難しい。

一方条件式（Ａ３）、（３）、（１０）の下限値を超えると、基準波長における収差補正力（特に歪曲収差補正力）が弱くなるため、バランスよく諸収差を補正することが困難となってしまう。

条件式（Ａ３）、（３）、（１０）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。

1.71＜n_dp＜2.0 ・・・（Ａ３ａ）
1.71＜n_ds＜2.0 ・・・（３ａ）
1.71＜n_dz＜2.0 ・・・（１０ａ）
条件式（Ａ４）、（４）、（１１）は開口絞りＳＰより像側に配置した正レンズＡの配置位置に関する。

条件式（Ａ４）、（４）、（１１）の上限値は光学系の中でも一番像面に近い位置にレンズを配置することを意味しているため、これを超えることはできない。

一方条件式（Ａ４）、（４）、（１１）の下限値を超えると、開口絞りＳＰより像側に配置した正レンズＡが入射光線高の低い位置（開口絞りＳＰに近い位置）に配置することとなる。この結果、倍率色収差を補正するためには正レンズＡに大きなパワーをつけなければならなくなる。

そうすると他の諸収差の補正が困難となってしまうため良くない。

条件式（Ａ４）、（４）、（１１）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。

0.8＜d_SP-P/ｄ_SP-PR≦1.0 ・・・（Ａ４ａ）
0.8＜d_SP-Ri/d_SP-Rk≦1.0 ・・・（４ａ）
0.8＜d_SP-Riz/d_SP-Rkz≦1.0 ・・・（１１ａ）
条件式（Ａ５）、（５）、（１２）は開口絞りＳＰより像側に配置した正レンズＡの屈折力に関する。

条件式（Ａ５）、（５）、（１２）の上限値を超えると、開口絞りＳＰより像側に配置した正レンズＡの屈折力が弱くなるため、ｇ線とＦ線との間の倍率色収差量の差を低減させる効果は小さくなる。

このため残存した高次の倍率色収差を補正するにはレンズ枚数を増加せざるを得なくなり、レンズ系全体が大型化し高重量となってしまう。

一方条件式（Ａ５）、（５）、（１２）の下限値を超えると、開口絞り面ＳＰより像側に配置した正レンズＡのパワーが強くなりすぎてしまい、ｇ線とＣ線との間の倍率色収差量の差を補正することが困難となってしまうため良くない。

また、更なる光学性能の向上のためには条件式（Ａ５）、（５）、（１２）の数値範囲は次のようにすることが好ましい。

0.8＜f_P/ｆ_S＜2.1 ・・・（Ａ５ａ）
0.8＜f_G/f＜2.1 ・・・（５ａ）

各実施例によれば、以上のように各構成要件を特定することによって、レトロフォーカス型の結像光学系において画面内全体に渡って色収差の補正を良好に行うことができて、高画質の画像が容易に得られる。

条件式（Ａ６）、（６）、（１３）、また条件式（Ａ７）、（７）、（１４）は各実施例において更に良好なる光学性能を得るために満足すれば、好ましい条件式である。

条件式（Ａ６）、（６）、（１３）は開口絞りＳＰよりも像側の負レンズにおける色収差補正力に関する。

条件式（６）、（１３）の上限値を超えると、開口絞り面よりも像側の負レンズにおける色収差補正力が弱くなるため、残存した色収差（特に倍率色収差）を補正するにはレンズ枚数を増加せざるを得なくなり、レンズ系全体が大型化し高重量となってしまう。

一方条件式（Ａ６）、（６）、（１３）の下限値を超えると、開口絞りＳＰよりも像側の負レンズのパワーがゼロになるため、バランスよく収差補正することが困難になる。

また、更なる光学性能の向上のためには条件式（６）、（１３）の数値範囲は次のようにすることが好ましい。

条件式（Ａ７）、（７）、（１４）は開口絞り面よりも像側の正レンズにおける最大のアッベ数の値に関する。

条件式（Ａ７）、（７）、（１４）の上限値を超えると、開口絞りＳＰよりも像側の正レンズが低分散になりすぎて、倍率色収差補正が過補正となってしまう。

一方条件式（Ａ７）、（７）、（１４）の下限値を超えると、開口絞りＳＰよりも像側の正レンズが高分散になるため、バランスよく倍率色収差を補正するにはレンズ枚数を増加せざるを得なくなり、レンズ系全体が大型化し高重量となってしまう。

また、更なる光学性能の向上のためには条件式（Ａ７）、（７）、（１４）の数値範囲は次のようにすることが好ましい。

70＜ν_PPmax＜96 ・・・（Ａ７）
70＜ν_Pmax＜96 ・・・（７ａ）
70＜ν_Pmaxz＜96 ・・・（１４ａ）
次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。

図１の実施例１の光学系ＬＡは拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力のフローティングレンズ群ＬＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有する。実施例１の光学系は単一の焦点距離の撮影レンズ（撮像レンズ）である。

第１レンズ群Ｌ１はフォーカスのためには不動である。

フローティングレンズ群ＬＦは無限遠物体から近距離物体へのフォーカスの際にフローティングとして物体側へ移動する。

又第２レンズ群Ｌ２も無限遠物体から近距離物体へのフォーカスに際して物体側へ移動する。

このときフローティングレンズ群ＬＦと第２レンズ群Ｌ２は、双方の間隔が減小するように拡大共役側へ移動している。

フォーカスに際して開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と一体に移動している。

又第２レンズ群Ｌ２中で、像面ＩＰに最も近い正レンズＡ（第Ａ正レンズ）（n_d=1.73000,ν_d=26.0,θ_gF=0.635）は条件式（Ａ１）〜（Ａ５）、（１）〜（５）を満足する。

実施例１において第２レンズ群Ｌ２の像側（縮小共役側）にフォーカスに際して不動又は移動する１以上のレンズ群を有していても良い。

図３の実施例２の光学系はズームレンズであり、拡大共役側から順に、次のレンズ群より構成されている。負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６である。実施例２のズームレンズのズーム比は１．５５である。

第１レンズ群Ｌ１はフォーカスに際して無限遠物体から近距離物体へのフォーカスに際して拡大共役側へ移動する。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と第６レンズ群Ｌ６は不動である。

第２レンズ群Ｌ２乃至第５レンズ群Ｌ５は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、矢印の如く互いに独立に拡大共役側へ移動する。第５レンズ群Ｌ５は変倍または変倍に伴う像面変動を補正するレンズ群である。

又第３レンズ群Ｌ３は、ズーミングに伴い一体的に移動する開口絞りＳＰを有している。開口絞りＳＰよりも像側で、像面ＩＰに最も近い正レンズＡ（第Ｚ正レンズ）（n_d=1.77071,ν_d=23.0,θ_gF=0.645）は条件式（８）〜（１２）を満足する。

ＧＢは色合成プリズムや偏光フィルター、そしてカラーフィルター等のガラスブロックである。ガラスブロックＧＢは、条件式（１１）に関係するいわゆるレンズには含まれない。

図７の実施例３の光学系はズームレンズであり、拡大共役側から順に、次のレンズ群から構成されている。負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５である。実施例３のズームレンズのズームは１．５８である。

Ｌ１Ｆは第１レンズ群Ｌ１中の一部のフォーカスレンズ群であり無限遠物体から近距離物体へのフォーカスに際して拡大共役側へ移動する。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と第５レンズ群Ｌ５は不動である。

第２レンズ群Ｌ２乃至第４レンズ群Ｌ４は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、矢印の如く互いに独立に拡大共役側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は変倍または変倍に伴う像面変動を補正するレンズ群である。

又第２レンズ群Ｌ２はズーミングに伴い、一体的に移動する開口絞りＳＰを有している。開口絞りＳＰよりも像側で、像面ＩＰに最も近い正レンズＡ（第Ｚ正レンズ）（n_d=1.77071,ν_d=23.0,θ_gF=0.668）は条件式（８）〜（１２）を満足する。

尚、各実施例において第１レンズ群Ｌ１の物体側と最も像側のレンズ群の像側の少なくとも一方にコンバーターレンズやアフォーカル系等のレンズ群を配置しても良い。

以上のように各実施例によれば画面内全体に渡って色収差を補正した、高い光学性能を
持った結像光学系が得られる。

以下に本発明の実施例１〜３に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す。ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔である。ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。

各数値実施例においてｆ、Fno、２ωはそれぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの全系の焦点距離、Ｆナンバー、画角（度）を表している。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径、ｋを離心率、A4、A6、A8、A10を各々非球面係数としたとき、

なる式で表している。
そして、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−１）に示す。

(数値実施例１)
f=25.00 Fno=1.46 ２ω=81.8°
面番号 r d nd νd 有効径
1 106.476 2.80 1.69680 55.5 52.62
2 34.237 7.20 43.99
3 231.200 2.30 1.69680 55.5 43.78
4 36.544 5.48 39.80
5 152.788 5.38 1.79952 42.2 39.73
6 -73.268 2.87 39.50
7 52.697 3.50 1.84666 23.8 32.57
8 125.863 1.70 1.43875 95.0 31.14
9 25.660 7.10 26.95
10 ∞ 7.48 24.90
11 55.654 7.30 1.80400 46.6 28.32
12 -44.368 2.00 28.20
13 -160.594 1.48 1.75520 27.5 25.63
14 83.004 3.13 24.75
15(絞り) ∞ 8.68 24.10
16 -17.472 1.50 1.84666 23.8 22.79
17 42.214 6.75 1.60300 65.4 27.56
18* -26.911 0.15 28.33
19* -160.623 6.00 1.43875 95.0 30.48
20 -24.626 0.15 31.32
21 -273.831 7.25 1.73000 26.0 36.05
22 -30.409 37.09

非球面データ
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.29928e-005 A 6= 9.54236e-009
A 8=-1.36553e-010 A10= 3.48384e-013
第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.56049e-007 A 6=-3.33936e-008
A 8= 7.24902e-011 A10=-3.40933e-014

(数値実施例２)
f=18.55〜21.89〜28.72 Fno=1.85〜2.12〜2.58 ２ω=66.6°〜58.2°〜46.0°
面番号 r d nd νd 有効径
1 37.047 2.20 1.69680 55.5 43.95
2 22.951 6.56 37.46
3 47.989 1.75 1.69680 55.5 37.04
4 28.366 7.26 34.18
5 -260.952 1.80 1.65844 50.9 33.88
6 81.830 2.32 33.35
7* 1364.532 3.60 1.52996 55.8 33.44
8* 487.850 (可変) 33.24
9 427.062 5.95 1.54814 45.8 30.62
10 -42.601 0.00 30.39
11 ∞ 0.16 28.71
12 75.136 3.37 1.67270 32.1 27.84
13 -424.140 2.21 26.89
14 -55.409 2.20 1.65844 50.9 26.05
15 -195.296 (可変) 25.25
16 ∞ 0.44 22.87
17 91.299 2.57 1.56384 60.7 22.80
18 -70.556 (可変) 22.67
19 37.311 1.00 1.72342 38.0 21.14
20 23.865 (可変) 20.30
21 -21.157 1.35 1.84666 23.8 19.70
22 118.635 8.16 1.49700 81.5 21.33
23 -24.420 0.15 24.76
24 173.326 7.00 1.49700 81.5 28.19
25 -33.892 (可変) 29.61
26 69.897 5.50 1.77071 23.0 34.51
27 -66.419 1.50 34.42
28 -67.804 1.50 1.84666 23.8 33.36
29 -358.601 5.93 33.11
30 ∞ 30.30 1.51633 64.1 31.69
31 ∞ 0.00 27.21
32 ∞ 21.00 1.69680 55.5 27.21
33 ∞ 24.45

非球面データ
第7面
K = 4.92437e+003 A 4= 1.99380e-005 A 6=-4.45209e-008
A 8= 9.43125e-011 A10=-1.77451e-013
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.21880e-005 A 6=-3.59094e-008
A 8= 3.91580e-011 A10=-6.24508e-014 A12=-7.73723e-017

可変間隔
焦点距離 18.55 21.89 28.72
d8 31.21 23.36 13.36
d15 34.72 29.47 21.06
d18 1.32 6.49 18.24
d20 8.22 10.63 8.66
d25 0.98 6.50 15.13

(数値実施例３)
f=48.85〜62.70〜77.00 Fno=2.50〜2.85〜3.20 ２ω=55.86°〜44.88°〜37.18°
面番号 r d nd νd 有効径
1 145.968 9.40 1.80440 39.6 81.35
2 -1917.291 0.25 78.66
3 66.996 4.00 1.48749 70.2 61.78
4 33.183 15.04 49.38
5 -101.584 2.50 1.48749 70.2 47.68
6 36.013 6.32 40.60
7 50.072 4.50 1.60562 43.7 39.45
8 129.707 (可変) 38.52
9* 83.077 4.40 1.64000 60.1 29.73
10 -128.042 7.00 29.69
11(絞り) ∞ (可変) 28.32
12 -253.928 7.30 1.77250 49.6 26.71
13 -34.913 2.20 1.74077 27.8 26.54
14 -104.388 (可変) 27.52
15 94.595 5.45 1.83400 37.2 28.77
16 -138.906 1.69 29.12
17* -64.950 1.80 1.62004 36.3 29.12
18 53.965 (可変) 30.10
19 -57.656 3.00 1.84666 23.8 34.60
20 102.653 11.30 1.48749 70.2 39.74
21 -62.527 0.25 45.01
22 -2569.051 6.10 1.78800 47.4 49.98
23 -97.611 0.25 51.60
24 99.183 10.40 1.77071 23.0 56.50
25 -212.253 5.00 56.78
26 ∞ 46.25 1.51633 64.1 56.11
27 ∞ 53.18

非球面データ
第9面
K =-6.03718e-001 A 4= 2.23798e-007 A 6=-1.13330e-009
A 8= 3.04999e-012
第17面
K = 1.93656e-003 A 4= 1.30289e-007 A 6=-1.61419e-009
A 8= 5.48305e-012

可変間隔
焦点距離 48.85 62.70 77.00
d8 38.51 21.05 7.80
d11 9.62 12.27 12.56
d14 0.76 7.11 18.60
d18 10.90 19.35 20.83

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

次に本発明の光学系を撮像装置（カメラシステム）（光学機器）に適用した実施例を図１１を用いて説明する。

図１１が一眼レフカメラの要部概略図である。

図１１において、１０は実施例１〜３の光学系１を有する撮像レンズである。

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。

カメラ本体は撮像レンズ１０からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー３、撮像レンズ１０の像形成位置に配置された焦点板４、焦点板４に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム５を有している。
更に、その正立像を観察するための接眼レンズ６等によって構成されている。

７は感光面であり、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上に撮影レンズ１０によって像が形成される。

次に本発明の光学系を投射装置（プロジェクタ）に適用した実施例を図１２を用いて説明する。

同図は本発明の光学系を３板式のカラー液晶プロジェクタに適用し複数の液晶表示素子に基づく複数の色光の画像情報を色合成手段を介して合成し、投射用レンズでスクリーン面上に拡大投射する投射装置を示している。

図１２においてカラー液晶プロジェクタ１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３枚のパネル、５Ｒ、５Ｇ、５ＢからのＲＧＢの各色光を色合成手段としてのプリズム２００である。そして１つの光路に合成し、前述した光学系より成る投射レンズ３００を用いてスクリーン４００に投影している。

このように数値実施例１〜３の光学系をデジタルカメラやプロジェクタ等に適用することにより、高い光学性能を有する投射装置（光学機器）を実現することができる。

数値実施例１の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図数値実施例１の物体距離１．６ｍ時における縦収差図数値実施例２の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図数値実施例２の投影距離１．３５ｍ時、広角端における縦収差図数値実施例２の投影距離１．３５ｍ時、中間のズーム位置における縦収差図数値実施例２の投影距離１．３５ｍ時、望遠端における縦収差図数値実施例３の投影距離無限遠時におけるレンズ断面図数値実施例３の投影距離２．５ｍ時、広角端における縦収差図数値実施例３の投影距離２．５ｍ時、中間のズーム位置における縦収差図数値実施例３の投影距離２．５ｍ時、望遠端における縦収差図本発明の撮像装置の説明図本発明の投影装置の説明図

符号の説明

Ｌ１第１レンズ群
Ｌ２第２レンズ群
Ｌ３第３レンズ群
Ｌ４第４レンズ群
Ｌ５第５レンズ群
Ｌ６第６レンズ群
ＬF フローティングレンズ群
ＳＰ開口絞り
ＩＰ像面
ＧＢガラスブロック
Ｓサジタル像面
Ｍメリディオナル像面
ｄｄ線
ｇｇ線
ω 半画角

Claims

拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群を有する光学系において、
該第１レンズ群よりも縮小共役側には開口絞りが配置されており、該開口絞りよりも縮小共役側には１以上の正レンズが配置されており、該１以上の正レンズのうち最も縮小共役側に位置する正レンズを第Ｐ正レンズとするとき、
該第Ｐ正レンズの材料の部分分散比をθ_gFP、アッベ数をν_dp、ｄ線に関する屈折率をｎ_dp、該開口絞りから該第Ｐ正レンズの縮小共役側の面までの距離をｄ_SP−P、該開口絞りから最も縮小共役側に位置するレンズの縮小共役側の面までの距離をｄ_SP−PR、該第Ｐ正レンズの焦点距離をｆ_P、全系の基準焦点距離をｆ_Sとするとき、
0.79＜θ_gFP−(1.00×10^-4×ν_dp ²−9.10×10^-3×ν_dp)＜0.86
10＜ν_dp＜30
1.7＜ｎ_dp＜2.2
0.7＜ｄ_SP−P/ｄ_SP−PR≦1.0
0.5＜ｆ_P/ｆ_S＜2.2
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
前記開口絞りよりも縮小共役側に位置する負レンズのうち少なくとも１つの負レンズの材料のｄ線に関するアッベ数をν_ＮＮ、ｄ線に対する焦点距離をf_ＮＮとするとき、
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
前記開口絞りよりも縮小共役側に位置する１以上の正レンズのうち、前記第Ｐ正レンズ以外の正レンズの材料のｄ線に関するアッベ数のうち最大の値をν_PPmaxとするとき、
65＜ν_PPmax＜98
なる条件式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。
拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、フォーカスの際に移動するフローティングレンズ群、正の屈折力の第２レンズ群を有し、該第１レンズ群よりも縮小共役側には開口絞りが配置されているバックフォーカスが焦点距離よりも長い単一の焦点距離の光学系において、
該開口絞りより縮小共役側には１以上の正レンズが配置されており、
該１以上の正レンズのうち最も縮小共役側に位置する正レンズを第Ａ正レンズとするとき、
該第Ａ正レンズの材料の部分分散比をθ_gFs、アッベ数をν_ds、ｄ線に関する屈折率をn_ds、該開口絞り面から前記正レンズの中でも最も縮小共役側の正レンズの縮小共役側の面までの距離をd_SP-Ri、該開口絞り面から最も縮小共役側に位置するレンズの縮小共役側の面までの距離をd_SP-Rk、前記正レンズの焦点距離をf_G、全系の焦点距離をfとするとき、
0.79＜θ_gFs−(1.00×10^-4×ν_ds ²−9.10×10^-3×ν_ds)＜0.86
10＜ν_ds＜30
1.7＜n_ds＜2.2
0.7＜d_SP-Ri/d_SP-Rk≦1.0
0.5＜f_G/f＜2.2
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
前記開口絞りよりも縮小共役側に位置する負レンズのうち少なくとも１つの負レンズの材料のｄ線に関するアッベ数をν_N、ｄ線に対する焦点距離をf_Nとするとき、
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の光学系。
前記開口絞りよりも縮小共役側に位置する１以上の正レンズのうち、前記第Ａ正レンズ以外の正レンズの材料のｄ線に関するアッベ数のうち最大の値をν_Pmaxとするとき、
65＜ν_Pmax＜98
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４又は５に記載の光学系。
拡大共役側から縮小共役側へ順に、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、複数のレンズ群を含む後続レンズ群を有し、ズーミングに際しては、該第１レンズ群と該第２レンズ群の間隔が変化する光学系において、
該第１レンズ群よりも縮小共役側には開口絞りが配置されており、該開口絞りよりも縮小共役側には１以上の正レンズを有しており、該１以上の正レンズのうち最も縮小共役側に位置する正レンズを第Ｚ正レンズとするとき、該第Ｚ正レンズの材料の部分分散比をθ_gFz、アッベ数をν_dz、ｄ線に関する屈折率をn_dz、広角端において該開口絞りから第Ｚ正レンズの縮小共役側の面までの距離をd_SP-Riz、広角端において該開口絞りから最も縮小共役側に位置するレンズの縮小共役側の面までの距離をd_SP-Rkz、該第Ｚ正レンズの焦点距離をf_Gz、広角端における全系の焦点距離をf_W、望遠端における全系の焦点距離をf_T、とするとき、
0.79＜θ_gFz−(1.00×10^-4×ν_dz ²−9.10×10^-3×ν_dz)＜0.86
10＜ν_dz＜30
1.7＜n_dz＜2.2
0.7＜d_SP-Riz/d_SP-Rkz≦1.0
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
前記開口絞りよりも縮小共役側に位置する負レンズのうち少なくとも１つの負レンズの材料のｄ線に関するアッベ数をν_Nz、空気中における焦点距離をf_Nzとするとき、
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７に記載の光学系。
前記開口絞りよりも縮小共役側に位置する１以上の正レンズのうち前記第Ｚ正レンズ以外の正レンズの材料のｄ線に関するアッベ数のうち最大の値をν_Pmaxzとするとき、
65＜ν_Pmaxz＜98
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学系。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系を有していることを特徴とする光学機器。