JP2012002999A - 撮影光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 色収差を含めた諸収差の補正が容易で、しかも全系の小型化及びレンズ重量の軽量化を図ることができる撮影光学系を得ること。
【解決手段】 物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、フォーカス用の第2レンズ群、第3レンズ群より構成され、該第1レンズ群は、正の屈折力を有する第1aレンズ群と、第1bレンズ群から構成され、該第1レンズ群は少なくとも1つの回折光学素子と少なくとも1つの非球面を有し、全系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の長さL、該第1aレンズ群と該第1bレンズ群との空気間隔d1ab、該第1aレンズ群の焦点距離f1a、該第1bレンズ群の焦点距離f1b、該回折光学素子の回折成分のみによる焦点距離fDOE、全系の焦点距離f、無限遠物体にフォーカスしたときの全系のFナンバーFnoを各々適切に設定すること。
【選択図】 図1

Description

本発明は撮影光学系及びそれを有する撮像装置に関し、特に銀塩フィルムを用いた写真用カメラや、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、TVカメラ、監視用カメラ等に好適なものである。
従来、長焦点距離の撮影光学系として、物体側から像側へ順に正の屈折力を有する前方レンズ群と、負の屈折力を有する後方レンズ群より成る、所謂望遠タイプの撮影光学系(望遠レンズ)が知られている(特許文献1〜3)。一般的に焦点距離の長い望遠レンズでは、焦点距離が延びるにしたがって、諸収差のうち、特に軸上色収差及び倍率色収差等の色収差が多く発生してくる。これらの色収差を、蛍石や商品名FK01(オハラ社製)等の異常部分分散を持った低分散材質を用いた正レンズと、高分散材質を用いた負レンズとを組み合わせて補正した(色消しを行った)望遠レンズが種々提案されている。特許文献1では焦点距離294mm〜392mmでFナンバー4.08〜5.6程度の望遠レンズを開示している。またFナンバーの小さい望遠レンズでは、Fナンバーが小さくなるにしたがって、諸収差のうち、特に球面収差及びコマ収差が多く発生してくる。Fナンバーが小さい望遠レンズにおいて球面収差やコマ収差を補正するには、レンズ枚数を増やして収差補正に対する自由度を増やす方法が知られている。特許文献2ではレンズ枚数を増やして収差補正を行った焦点距離294mm〜588mmでFナンバー2.88〜4.08程度の大口径比の望遠レンズを開示している。
一方、光学系の色収差を含めた諸収差を補正しつつ、レンズ重量を軽量化する方法として、レンズ面やあるいは光学系の1部に、回折作用を有する回折光学部を基板上に設けた回折光学素子を用いる方法が知られている。この方法を使用すると、色収差を補正しつつレンズ全長を短縮したり、ガラス材料の比重を比較的軽い材料でレンズを構成することで総合的なレンズ重量を軽量化することができる。特許文献3では回折光学素子を用いて色収差を良好に補正した焦点距離493mm〜780mmでFナンバー4.1〜5.8程度の大口径比の望遠レンズを開示している。この特許文献3では、レンズ全長を短縮させて、更に前方レンズ群に比較的比重の軽いガラス材料を正レンズに使用することにより色収差の補正と全体の軽量化を図っている。
更に、多くの撮影レンズ(光学系)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、撮影レンズ全体を移動させたり、若しくは撮影レンズの一部のレンズ群を移動させたりして行っている。このうち焦点距離の長い望遠レンズの場合は、望遠レンズが大型となり、又、重くなるため、望遠レンズ全体を移動させてフォーカスを行うのが機構的に困難である。このため、従来より、望遠レンズでは一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行っているものが多い。このうち前方レンズ群以外の比較的小型でしかも軽量の光学系の中央部分の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行ったインナーフォーカス式を用いているものが種々と提案されている。特許文献1乃至3の望遠レンズでは何れも物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群を有し、第2レンズ群を光軸上を像面側へ移動させてフォーカスを行うインナーフォーカスを用いている。
特開平9−145996号公報 特開平8−327897号公報 特開2006−317605号公報
望遠レンズは一般に焦点距離を長くするにつれてレンズ系全体が大型化してくる。このため望遠レンズにおいてはレンズ系全体の小型化を図ること、そして焦点距離を長くすることによって発生する色収差を良好に補正することが重要になってくる。更にフォーカシングを前方レンズ群以外の小型軽量のレンズ群で迅速に、しかも駆動装置の負担を少なくして行うことが重要になってくる。一般に望遠レンズにおいて焦点距離が長くなるにつれて正の屈折力の前方レンズ群が大型化及び高重量化してくる。このため望遠レンズにおいては正の屈折力の前方レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが全系の小型化を図りつつ、かつ色収差を良好に補正し、高い光学性能を得るのに重要になってくる。
本発明は、色収差を含めた諸収差の補正が容易で、しかも全系の小型化及びレンズ重量の軽量化を図ることができる撮影光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明の撮影光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、正又は負の屈折力を有する第2レンズ群、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群より構成され、該第1レンズ群は、最も広い空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する第1aレンズ群と、正又は負の屈折力を有する第1bレンズ群から構成され、該第1レンズ群は少なくとも1つの回折光学素子と少なくとも1つの非球面を有し、該第2レンズ群は光軸上を移動させてフォーカシングを行うレンズ群であり、全系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の長さをL、該第1aレンズ群と該第1bレンズ群との空気間隔をd1ab、該第1aレンズ群の焦点距離をf1a、該第1bレンズ群の焦点距離をf1b、該回折光学素子の回折成分のみによる焦点距離をfDOE、全系の焦点距離をf、無限遠物体にフォーカスしたときの全系のFナンバーをFnoとするとき、
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、色収差を含めた諸収差の補正が容易で、しかも全系の小型化及びレンズ重量の軽量化を図ることができる撮影光学系が得られる。
実施例1の撮影光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 実施例2の撮影光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 実施例3の撮影光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 実施例4の撮影光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 実施例5の撮影光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 実施例6の撮影光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 実施例7の撮影光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 本発明の撮像装置の説明図
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。本発明のズームレンズは物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、正又は負の屈折力を有する第2レンズ群、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群より構成されている。第1レンズ群は、最も広い空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する第1aレンズ群と、正又は負の屈折力を有する第1bレンズ群から構成されている。第1レンズ群は少なくとも1つの回折光学素子と少なくとも1つの非球面を有している。第2レンズ群は光軸上を移動させてフォーカシングを行うレンズ群である。
図1(A)乃至図7(A)は、本発明の撮影光学系の実施例1乃至実施例7のレンズ断面図である。また図1(B)乃至図7(B)は本発明の撮影光学系の実施例1乃至実施例7の縦収差図である。また図8は本発明の撮影光学系をカメラ本体に装着した一眼レフカメラシステム(撮像装置)の要部概略図である。各レンズ断面図において、L0は撮影光学系である。SPは開口絞りである。SPaは開口径一定の副絞りである。撮影光学系L0は正の屈折力の第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3より構成されている。第1レンズ群L1は最も広い空気間隔を境に正の屈折力の第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bより構成されている。第3レンズ群L3は正の屈折力の第31レンズ群L31、光軸と直交する方向に移動して撮影画像の結像位置を変位させる負の屈折力の第32レンズ群L32、正の屈折力の第33レンズ群L33より構成されている。
IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として使用する際には像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が、銀塩フィルム用カメラの撮像光学系とし使用する際にはフィルム面に相当する。DOEは回折光学素子である。Dは回折光学素子DOEの一部を構成する回折光学部(回折光学面)である。回折光学部Dより生ずる回折光のうち、本実施例で用いる回折光の回折次数mは1であり、設計波長λはd線の波長(587.56nm)である。なお撮影光学系L0に設ける回折光学面Dは1つに限らず更に追加しても良く、これによれば更に良好な光学性能が得られる。また回折光学面Dは非球面をベースとしても良く、ベースの材質は光を透過するものであればガラスでなくともプラスチックでも良い。
各収差図において、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。すべての収差図において、球面収差は0.2mm、非点収差は0.2mm、歪曲は2%、倍率色収差は0.02mmのスケールで描かれている。
本発明の撮影光学系は望遠レンズより成り、その特徴とする構成は次のとおりである。大口径比の望遠レンズにおける課題の1つに全系の軽量化がある。一般的に望遠レンズにおいては、光軸と瞳近軸光線の交わる点より物体側で、近軸軸上光線がレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値が、光軸と瞳近軸光線の交わる点より像側での近軸軸上光線がレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値よりも大きい。望遠レンズはこのようにいわゆるテレフォトタイプ(望遠タイプ)の構成をとっている。この場合、大口径(Fナンバーを小)化を効果的に達成するためには、Fナンバーを物体側近傍のレンズ径で決めるのが良い。そうすると望遠レンズの中では物体側のレンズほど有効径が大きくなる。特にFナンバーが小さくなればレンズの有効径も増大し、それに伴って外径も増大し、さらにその3乗でガラス重量が増す。そのため大口径比の望遠レンズほど像側より物体側のレンズの重量が増大し易い。このような状況においてレンズ系全体の重量を軽減するためには、機能を変えずに物体側の第1レンズ群の構成レンズ枚数を削減したり、レンズ径を小さくすることが必要となってくる。
そこで各実施例においては、第1レンズ群L1中で一番大きな空気間隔を挟んで物体側を第1aレンズ群L1a、像側を第1bレンズ群L1bと部分レンズ群に分割する。そして第1aレンズ群L1aのパワー(屈折力)が正となるようにしている。よって第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bの間隔を広くすればするほど第1aレンズ群L1aを通過した光線が収斂するため、第1bレンズ群L1bのレンズ径(有効径)を小さくすることができる。また第1aレンズ群L1aのパワーが強いほど、第1aレンズ群L1aを通過した光線がより収斂するため、第1bレンズ群L1bのレンズ径を小さくすることができる。しかし、一般的に焦点距離と比較してFナンバーが小さい望遠レンズは、Fナンバーが大きい望遠レンズに比べて球面収差やコマ収差が増大する。これらの収差を補正するためには、第1レンズ群L1のレンズ枚数を5枚〜6枚とし、収差補正を行う必要がある。このとき単純に第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bの間隔を広くすると、レンズ全長が長くなってしまう。そうすると長いレンズ鏡筒が必要になり、鏡筒部分での重量の増加から総合的に見てレンズ重量の軽減効果は薄れてしまう。
そこで各実施例の撮影光学系では、レンズ全長を短く維持しつつ、第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bとの間隔を広く開けるために第1レンズ群L1の構成レンズ枚数を3〜4枚としている。そして、レンズ枚数を少なくしたことによる緒収差の補正のうち単色の収差を第1レンズ群L1内に少なくとも1つの非球面を設けることで補正している。また色収差を第1レンズ群L1内に少なくとも1つの回折光学素子を設け、かつ回折光学素子のパワーを適切に設定することで補正している。そうすることで第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bの間隔を広く確保し、かつ第1aレンズ群L1aのパワーを強くすることで第1bレンズ群L1bのレンズ径を小さくし、全体として軽量で高画質な画像が得られる撮影光学系を構成している。
更に、多くの撮影光学系におけるフォーカシングは、撮影光学系全体を移動させたり、もしくは撮影光学系の一部のレンズ群を移動させたりして行っている。このうち焦点距離が長くFナンバーが小さい大口径比の望遠レンズの場合は、レンズが大型となり、又、Fナンバーの大きい望遠レンズに比べて高重量となる。このため、望遠レンズ全体を移動させてフォーカシングを行うのが機構的に困難となる。
そこで各実施例の撮影光学系は、第1レンズ群L1よりも像側の小型軽量の第2レンズ群L2を光軸上移動させることによってフォーカシングを行う。これにより、光学系全体や第1レンズ群L1全体を移動させてフォーカスすることに比して格段に小さい駆動装置でフォーカスすることが容易となる。
各実施例においては軸外主光線が第2レンズ群L2の中心付近(光軸付近)を通過するため、第2レンズ群L2を移動させてフォーカシングを行なうことで、物体距離による軸外光線の収差変動を抑制する効果を得ている。また各実施例の撮影光学系は第2レンズ群L2より像側に第3レンズ群L3を配置している。第2レンズ群L2より像側に第3レンズ群L3を配置することで、軸上光線の高さが低く、かつ軸外主光線が高い位置を通過する箇所にレンズ面を配置することができる。これにより、像面湾曲や倍率色収差の補正を容易にしている。
各実施例の撮影光学系L0は、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、正又は負の屈折力を有する第2レンズ群L2、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群L3より構成されている。第1レンズ群L1は、最も広い空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する第1aレンズ群L1aと、正又は負の屈折力を有する第1bレンズ群L1bから構成されている。第1レンズ群L1は少なくとも1つの回折光学素子DOEと非球面を有している。第2レンズ群L2を光軸上を移動させてフォーカシングを行っている。
最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の長さをL、第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bとの空気間隔をd1ab、第1aレンズ群L1aの焦点距離をf1a、第1bレンズ群L1bの焦点距離をf1bとする。回折光学素子DOEの回折成分のみによる焦点距離をfDOE、全系の焦点距離をf、物体距離が無限大の時の全系のFナンバーをFnoとする。このとき、
なる条件を満足している。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(1)は撮影光学系L0の第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bと間の空気間隔に関する。条件式(1)の上限値を超えると、第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bの間隔が広くなりすぎて、第1レンズ群L1内の空洞部分がより増加する。また第1bレンズ群L1bが像面側に位置することから第1bレンズ群L1bの有効径の小型化による重量軽減の効果がある。しかしそれにより第1aレンズ群L1aで発生する球面収差やコマ収差を第1bレンズ群L1bで補正することが難しくなり、レンズ全系で球面収差とコマ収差が残存してしまい好ましくない。一方、条件式(1)の下限値を超えると、第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bの間隔が狭くなりすぎて、第1レンズ群L1中の空洞部分が少なくなる。そうすると第1レンズ群L1中に複数のレンズが詰まることになるため重量軽減の効果が得られにくくなり好ましくない。条件式(1)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(2)は撮影光学系L0の第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bのパワーに関し、第1bレンズ群L1bの有効径の縮小化に関する。条件式(2)の上限値または下限値を超えると、第1bレンズ群L1bに比べて第1aレンズ群L1aのパワーが弱くなる。そうすると第1aレンズ群L1aによる光線の収斂効果が弱くなり、第1bレンズ群L1bのレンズ径が大きくなってしまうため好ましくない。条件式(2)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(3)は撮影光学系L0の第1レンズ群L1中の回折光学素子DOEのパワーに関する。条件式(3)の上限値を超えると、回折光学素子DOEにおける回折成分のみによるパワーが弱くなってしまうため、第1レンズ群L1で発生する色収差を効果的に補正することが困難になるので好ましくない。一方条件式(3)の下限値を超えると、回折光学素子DOEにおける回折成分のみによるパワーが大きくなってしまう。そうすると回折格子の格子ピッチを細かくする必要がある。回折格子の格子ピッチを細かくすると製造が困難になるため好ましくない。また下限値を超えて回折光学素子DOEのパワーを大きくし過ぎると、相反関係にある軸上色収差と倍率色収差のバランスがとりにくくなるため好ましくない。条件式(3)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
以上のような構成とすることで本発明の目的とする撮影光学系は得られるが、更に好ましくは次に述べる条件のうち少なくとも1つを満足するのが良く、これによれば更なる高い光学性能が容易に得られる。
第1レンズ群L1の焦点距離をf1とする。第2レンズ群L2の焦点距離をf2とする。第3レンズ群L3の焦点距離をf3とする。第31レンズ群L31、第32レンズ群L32、第33レンズ群L33の焦点距離を順にf31、f32、f33とする。このとき、
なる条件式のうち1以上を満足するのが良い。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(4)は撮影光学系L0の第1aレンズ群L1aのパワーに関する。条件式(4)の上限値を超えると、第1aレンズ群L1aのパワーが強くなりすぎるため、第1レンズ群L1の重量軽減の効果は大きくなる。しかし第1aレンズ群L1aで発生した球面収差やコマ収差が第1bレンズ群L1b以降のレンズ群で補正することが困難になるため好ましくない。一方、条件式(4)の下限値を超えると、第1aレンズ群L1aのパワーが弱くなりすぎるため、第1bレンズ群のレンズ有効径が大きくなり、第1レンズ群L1中のレンズ重量軽減の効果が得られにくくなるため好ましくない。条件式(4)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(5)は撮影光学系L0の第1aレンズ群L1aのパワーに対する第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bと間の空気間隔のバランスに関する。条件式(5)の上限値を超えると、第1aレンズ群L1aのパワーが強くなるか、第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bの間隔が広くなるため、第1レンズ群L1の重量軽減の効果は大きくなる。しかし第1aレンズ群L1aで発生した球面収差やコマ収差が第1bレンズ群L1b以降のレンズ群で補正することが困難になるため好ましくない。一方、条件式(5)の下限値を超えると、第1aレンズ群L1aのパワーが弱くなるか、第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bの間隔が狭くなるため、第1bレンズ群L1bのレンズ有効径が大きくなり、また第1レンズ群L1中の空洞部分が少なくなる。そうすると第1レンズ群L1中のレンズ重量軽減の効果が得られにくくなるため好ましくない。条件式(5)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(6)は撮影光学系L0の第1レンズ群L1と第2レンズ群L2とのパワーバランスに関し、第2レンズ群L2の有効径の縮小化に関する。条件式(6)の上限値を超えると、第2レンズ群L2に比べて第1レンズ群L1のパワーが弱くなり、第1レンズ群L1による光線の収斂効果が弱くなるため、第2レンズ群L2のレンズ有効径が大きくなってしまうため好ましくない。一方、条件式(6)の下限値を超えると、第2レンズ群L2に比べて第1レンズ群L1のパワーが強くなり、第2レンズ群L2のレンズ径の縮小化によるレンズ重量軽減の効果は大きくなる。しかし第1レンズ群L1で発生する球面収差やコマ収差、そして色収差が第1レンズ群L1内で補正しきれず残存してしまい、第2レンズ群L2以降のレンズ群でこれを補正するのが困難となるため好ましくない。条件式(6)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(7)は撮影光学系L0の第2レンズ群L2と第3レンズ群L3とのパワーバランスに関する。条件式(7)の上限値を超えると、第2レンズ群L2に対して第3レンズ群L3のパワーが強くなる。第3レンズ群L3のパワーが強くなりすぎると像面湾曲が大きくなってしまい、この補正が困難になるため好ましくない。一方、条件式(7)の下限値を超えると、第3レンズ群L3に対して第2レンズ群L2のパワーが強くなる。第2レンズ群L2のパワーが強くなりすぎると球面収差が増大してしまい、この補正が困難になるため好ましくない。条件式(7)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(8)は撮影光学系L0の第2レンズ群L2のパワーに関する。条件式(8)の上限値を超えると、第2レンズ群L2のパワーが弱くなる。そうするとフォーカシングの際に第2レンズ群L2の移動量が増加してしまい、レンズ系が大型化してしまう。一方、条件式(8)の下限値を超えると、第2レンズ群L2のフォーカシング時の移動量は減少する。しかしながら第2レンズ群L2から諸収差で特に球面収差が多く発生してしまい、第1レンズ群L1や第3レンズ群L3との諸収差の補正バランスがとりにくくなるため好ましくない。条件式(8)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(9)は撮影光学系L0の第3レンズ群L3のパワーに関する。条件式(9)の上限値を超えると、第3レンズ群L3のパワーが弱くなる。そうするとバックフォーカスのコントロールを第1レンズ群L1や第2レンズ群L2で行わなければならなくなり、第1レンズ群L1や第2レンズ群L2の収差補正の自由度が少なくなるため球面収差やコマ収差等が残存してしまうので良くない。一方、条件式(9)の下限値を超えると、第3レンズ群L3のパワーが強くなり像面湾曲や歪曲などの発生量が増え、これらの補正が困難となるため好ましくない。条件式(9)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
条件式(10)〜(12)は第3レンズ群L3中の各部分レンズ群のパワーを適切に設定している。これにより第32レンズ群L32を光軸と垂直方向の成分を持つように移動して結像位置の変位を行う際、大きな像変位敏感度を得つつも、良好な像性能を確保している。この条件式(10)〜(12)の数値範囲を外れるとそのバランスを保つことが困難となってくるので良くない。条件式(10)〜(12)は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
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、高い光学性能を持った撮影光学系が得られる。この他、各実施例の撮影光学系において、第1レンズ群L1中の第1aレンズ群L1aは、1つの正レンズ、もしくは2つのレンズで構成されている。また、第1bレンズ群L1bは、1つの正レンズと1つの負レンズから構成されている。
このようなレンズ構成をとることで、レンズ枚数が少なく、また第1aレンズ群L1aと第1bレンズ群L1bの間隔が広くとりやすくなるため、第1レンズ群L1全体を軽量化しやすくなる。そして第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間に開口絞りSPを配置している。これは軸外主光線と光軸とが交わる位置が、レンズ中心付近に位置する第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間近傍であるため、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間に開口絞りSPを配置するのが好ましい。これにより絞った時にも周辺光量を適切に保つことが容易となる。
そして、光路中に設ける回折光学素子DOEの回折面(回折光学面)Dは防塵性、組立作業性、機械強度を向上させるために、接合レンズ面に配置するのが好ましい。また、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の合成の屈折力が正となるようにしている。そして第2レンズ群L2を通過した収斂光線を正の屈折力の第31レンズ群L31で更に収斂させており、これにより第32レンズ群L32(画像変位補正レンズ群)のレンズ径の小型化を容易にしている。更に正の屈折力の第33レンズ群L33を配置することにより、一定のレンズ全系の焦点距離を保ちつつ負の屈折力の第32レンズ群L32の屈折力を増大させている。これにより第32レンズ群L32の少ない偏心移動により結像面上の大きな像位置の変位(以後、偏心量と像位置変位の関係を像変位敏感度という。)を容易にしている。
次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。各レンズに付した符号のレンズは前述した各レンズに付した符号のレンズと対応している。まず各実施例で共通しているレンズ構成を説明する。各実施例では、最も物体側から順に正のパワーの第1レンズ群L1、正又は負のパワーの第2レンズ群L2、正又は負のパワーの第3レンズ群L3を有している。そして第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に開口絞りSPを有している。また第3レンズ群L3は、正のパワーの第31レンズ群L31と、負のパワーの第32レンズ群L32と正のパワーの第33レンズ群L33を有している。そして光学系が振動した時の撮影画像のブレの補正(振動補償)は第32レンズ群L32を可動レンズ群(画像変位補正群)とし、矢印LTの如く光軸と直交する方向に移動させて行なっている。
次に各実施例における詳細な構成について説明する。図1(A)の実施例1の撮影光学系L0について説明する。第1レンズ群L1は1つの正レンズで構成されている第1aレンズ群L1aと、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1bレンズ群L1bから構成されている。接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、第1bレンズ群L1bの接合面に配置されている。
第1aレンズ群L1aの最も物体側のレンズ面と、第1bレンズ群L1bの最も物体側のレンズ面は非球面である。第1bレンズ群L1bの像側には開口径が一定の副絞りSPaが設けられている。そして第2レンズ群L2は1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズから構成されている。更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズを有している。そして第31レンズ群L31の最も物体側のレンズ面は非球面である。そして第32レンズ群L32は、1つの負レンズと、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した接合レンズを有している。そして第33レンズ群L33は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの正レンズを有している。尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
図2(A)の実施例2の撮影光学系L0について説明する。第1レンズ群L1は1つの正レンズで構成されている第1aレンズ群L1aと、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1bレンズ群L1bから構成されている。
接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、第1bレンズ群L1bの接合面に配置されている。第1aレンズ群L1aの最も物体側のレンズ面と、第1bレンズ群L1bの最も物体側のレンズ面は非球面である。そして第2レンズ群L2は1つの負レンズから構成されている。
更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズを有している。そして第32レンズ群L32は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した接合レンズと、1つの負レンズを有している。第32レンズ群L32の像側には開口径が一定の副絞りSPaが設けられている。そして第33レンズ群L33は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの正レンズを有している。尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
図3(A)の実施例3の撮影光学系L0について説明する。第1レンズ群L1は1つの正レンズで構成されている第1aレンズ群L1aと、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1bレンズ群L1bから構成されている。接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、第1bレンズ群L1bの接合面に配置されている。
第1aレンズ群L1aの最も物体側のレンズ面と、第1bレンズ群L1bの最も物体側のレンズ面は非球面である。そして第2レンズ群L2は1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズから構成されている。そして第2レンズ群L2の最も像側のレンズ面は非球面である。更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズを有している。そして第32レンズ群L32は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した接合レンズと、1つの負レンズを有している。そして第33レンズ群L33は、1つの正レンズと、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズとを有している。そして、第33レンズ群L33の最も物体側のレンズ面は非球面である。尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
図4(A)の実施例4の撮影光学系L0について説明する。第1レンズ群L1は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1aレンズ群L1aを有する。更に1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1bレンズ群L1bを有する。第1bレンズ群L1bを構成する接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、第1aレンズ群L1aの接合面に配置されている。
第1aレンズ群L1aの最も物体側のレンズ面と、第1bレンズ群L1bの最も物体側のレンズ面は非球面である。そして第2レンズ群L2は1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズから構成されている。更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズを有している。そして第32レンズ群L32は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの負レンズとを有している。そして第33レンズ群L33は、1つの正レンズと、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズを有している。尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
図5(A)の実施例5の撮影光学系L0について説明する。第1レンズ群L1は1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1aレンズ群L1aを有する。更に、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1bレンズ群L1bを有する。第1bレンズ群L1bを構成する接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、第1aレンズ群L1aの接合面に配置されている。第1aレンズ群L1aの最も物体側のレンズ面と、第1bレンズ群L1bの最も物体側のレンズ面は非球面である。そして第2レンズ群L2は1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズから構成されている。そして第2レンズ群L2の最も像側の面には非球面である。
更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズを有している。そして第32レンズ群L32は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した接合レンズと、1つの負レンズを有している。そして第33レンズ群L33は、1つの正レンズと、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズとを有している。そして、第33レンズ群L33の接合レンズの物体側の面は非球面である。尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像面側へ光軸上を移動させることで行なっている。
図6(A)の実施例6の撮影光学系L0について説明する。第1レンズ群L1は1つの正レンズで構成されている第1aレンズ群L1aと、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1bレンズ群L1bを有する。接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、第1bレンズ群L1bの接合面に配置されている。
第1aレンズ群L1aの最も物体側のレンズ面と、第1bレンズ群L1bの最も物体側のレンズ面は非球面である。そして第2レンズ群L2は1つの正レンズから構成されている。また第2レンズ群L2の最も物体側のレンズ面は非球面である。更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズを有している。そして第32レンズ群L32は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した接合レンズと、1つの負レンズを有している。第32レンズ群L32の像側には開口径が一定の副絞りSPaが設けられている。そして第33レンズ群L33は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの正レンズを有している。また、第33レンズ群L33の像側の正レンズの物体側のレンズ面は非球面である。尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を物体側へ光軸上を移動させることで行なっている。
図7(A)の実施例7の撮影光学系L0について説明する。第1レンズ群L1は1つの正レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1aレンズ群L1aを有する。更に1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズで構成されている第1bレンズ群L1bから構成されている。第1aレンズ群L1aの接合レンズは回折光学素子DOEを構成している。回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、第1aレンズ群L1aの接合面に配置されている。第1aレンズ群L1aの最も物体側のレンズ面と、第1bレンズ群L1bの最も物体側のレンズ面は非球面である。そして第2レンズ群L2は1つの負レンズから構成されている。
更に第3レンズ群L3において、第31レンズ群L31は、1つの負レンズと1つの正レンズを接合した1組の接合レンズを有している。そして第32レンズ群L32は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した接合レンズと、1つの負レンズを有している。第32レンズ群L32の像側には開口径が一定の副絞りSPaが設けられている。そして第33レンズ群L33は、1つの正レンズと1つの負レンズを接合した1組の接合レンズと、1つの正レンズを有している。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群L2を像側へ移動させて行っている。
ここで、各実施例の撮影光学系L0で用いた回折光学素子DOEの構成について説明する。各実施例で用いている回折格子は従来より知られている単層又は積層型の回折格子である。即ち、撮影光学系L0内に配置される回折光学素子DOEを構成する回折光学部Dは、光軸に対して回転対称な回折格子より成っている。回折光学素子は基板(透明基板)上に1つの層又は複数の層を積層した回折格子(回折光学部)を設けている。回折格子の光学材料は、紫外線硬化樹脂(屈折率n=1.513、アッベ数ν=51.0)を用いている。回折格子の格子部の格子厚を単層のときは1.03μmと設定し、波長530nm、+1次の回折光の回折効率が最も高くなるようにしている。すなわち設計次数が+1次で、設計波長が波長530nmである。
この他各実施例においては、異なる材料よりなる複数の回折格子を積層した積層型の回折光学素子も適用可能である。積層型の回折光学素子では、基板上に、例えば紫外線硬化樹脂(屈折率n=1.499、アッベ数ν=54)からなる第1の回折格子を形成している。更にその上に第2の回折格子(屈折率n=1.598、アッベ数ν=28)を形成している。この材料の組み合わせにおいて、第1の回折格子の格子部の格子厚dはd=13.8μm、第2の回折格子の格子部の格子厚dはd=10.5μmとしている。積層構造の回折格子を備えた回折光学素子にすることで、設計次数の回折光において使用波長全域(ここでは可視域)で95%以上という高い回折効率を得ている。
各実施例において、回折光学部は光学面の上に施されているが、そのベースは球面又は平面又は非球面でも良い。また、回折光学部は、それらの光学面にプラスチックなどの膜を回折光学部(回折面)として添付する方法である所謂レプリカ非球面で作成しても良い。回折格子の形状は、その2i次項の位相係数をC2iとした時、光軸からの距離Hにおける位相φ(H)は次式で表される。ただしmは回折次数、λは基準波長である。
一般に、レンズ、プリズム等の屈折光学材料のアッベ数(分散値)νは、d、C、F線の各波長における屈折力をN、N、Nとした時、次式で表される。
ν=(N−1)/(N−N)>0 ・・・(b)
一方、回折光学部のアッベ数νはd、C、F線の各波長をλ、λ、λとした時
ν=λ/(λ−λ) ・・・(c)
と表され、ν=−3.45となる。
これにより、任意波長における分散性は、屈折光学素子と逆作用を有する。また、回折光学部の基準波長における近軸的な一時回折光(m = 1)の屈折力φは、回折光学部の位相を表す前式(a)から2次項の係数をCとした時、φ= −2・Cと表される。これより回折光学素子DOEの回折成分のみによる焦点距離fDOEは
となる。さらに、任意波長をλ、基準波長をλとした時、任意波長の基準波長に対する屈折力変化は、次式となる。
φ’=(λ/λ)×(−2・C) ・・・(d)
これにより、回折光学部の特徴として、前式(a)の位相係数Cを変化させることにより、弱い近軸屈折力変化で大きな分散性が得られる。これは色収差以外の諸収差に大きな影響を与えることなく、色収差の補正を行うことを意味している。また位相係数C以降の高次数の係数については、回折光学部の光線入射高の変化に対する屈折力変化は非球面と類似した効果を得ることができる。それと同時に、光線入射高の変化に応じて基準波長に対し任意波長の屈折力変化を与えることができる。このため、倍率色収差の補正に有効である。さらに本発明の撮影光学系の第1レンズ群L1のように、軸上光線がレンズ面を通過する際、光軸からの高さが高い位置を通過する面に回折光学素子を配置すれば、軸上色収差の補正にも有効である。
以下に本発明の実施例1〜7に対応する数値実施例1〜7を示す。各数値実施例において、iは物体側からの面の順序を示し、rは物体側より第i番目の面の曲率半径、dは物体側より第i番目と第i+1番目の間隔、ndとνdは第i番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。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。各数値実施例において最も像側の2つの面はフィルター等のガラスブロックである。回折光学素子(回折面)は前述(a)式の位相関数の位相係数を与えることで表している。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= 195.20mm Fno= 2.05 2ω= 12.64
面番号 r d nd νd 有効径
1(非球面) 78.431 18.72 1.48749 70.2 97.93
2 683.902 37.00 96.05
3(非球面) 64.154 16.61 1.48749 70.2 64.12
4(回折) -113.235 4.00 1.67270 32.1 60.65
5 233.279 2.62 54.89
6 ∞ 4.50 54.03
7 -16393.125 2.82 1.80809 22.8 50.21
8 -212.349 3.00 1.72916 54.7 49.59
9 53.963 24.45 45.11
10(絞り) ∞ 4.44 41.75
11(非球面)119.822 2.10 1.80809 22.8 40.68
12 53.559 7.44 1.77250 49.6 39.62
13 -300.676 2.89 38.88
14 165.882 1.75 1.69680 55.5 36.36
15 53.769 6.07 34.84
16 -76.729 4.85 1.84666 23.8 34.56
17 -42.047 1.80 1.54072 47.2 34.82
18 84.845 3.12 34.26
19 166.424 4.80 1.72000 43.7 35.98
20 -86.299 2.00 1.80809 22.8 36.65
21 -254.890 0.20 37.83
22 68.940 5.48 1.88300 40.8 39.91
23 411.403 3.40 39.85
24 ∞ 2.20 1.51633 64.1 40.00
25 ∞ 40.08
非球面データ
第1面
k= 3.11694×10-1= -3.26533×10-8= -8.42938×10-12
= -5.18825×10-1510= 8.32510×10-1912= -1.76017×10-22
14= -5.56453×10-26
第3面
k= -7.00706×10-2= -3.86660×10-7= -1.07198×10-10
= -1.24876×10-1310= 6.07652×10-1712= -5.06077×10-20
14= 1.17419×10-23
第11面
k= 2.90675 A= 6.77341×10-8= -4.58312×10-10
= 2.46195×10-1210= -5.03066×10-1512= 3.45470×10-18
14= -5.56453×10-26

回折光学素子位相係数データ
第4面(回折面)
= -1.05100×10-4= 2.26461×10-8= -1.42519×10-11

焦点距離 195.20
Fナンバー 2.05
画角 6.32
像高 21.64
レンズ全長 227.39
BF 61.13

入射瞳位置 260.53
射出瞳位置 -52.99
前側主点位置 121.83
後側主点位置-134.07

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 117.46 78.95 14.10 -53.25
L1a 1 179.91 18.72 -1.61 -14.07
L1b 3 270.37 20.61 -14.90 -27.01
L2 6 -75.85 10.32 7.83 0.04
L3 10 120.94 52.54 32.67 -8.22
L31 10 116.71 13.98 5.95 -3.89
L32 14 -51.63 14.47 4.71 -5.99
L33 19 58.69 18.08 2.78 -9.10

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 179.91
2 3 85.24
3 4 -115.56
4 7 266.20
5 8 -58.73
6 11 -121.57
7 12 59.39
8 14 -114.91
9 16 103.25
10 17 -51.74
11 19 79.56
12 20 -162.32
13 22 93.09
14 24 0.00
(数値実施例2)
f= 293.96mm Fno= 2.91 2ω= 8.42
面番号 r d nd νd 有効径
1(非球面) 88.927 17.94 1.48749 70.2 101.02
2 1186.415 61.14 99.56
3(非球面) 86.306 11.57 1.48749 70.2 60.86
4(回折) -140.848 2.80 2.00330 28.3 58.88
5 -723.961 10.93 57.12
6 -43402.908 2.10 1.51823 58.9 48.07
7 52.105 34.47 44.54
8(絞り) ∞ 8.51 36.33
9 109.975 1.80 1.80809 22.8 33.60
10 41.799 7.24 1.72916 54.7 33.37
11 -184.309 0.95 33.33
12 148.604 4.25 1.84666 23.8 32.91
13 -128.209 1.65 1.59282 68.6 32.48
14 37.987 5.25 30.92
15 -83.062 1.60 1.83481 42.7 30.98
16 79.965 2.82 32.05
17 ∞ 0.00 33.08
18 94.003 9.30 1.61340 44.3 34.45
19 -36.605 2.00 1.59282 68.6 35.50
20 -433.023 5.02 37.53
21 85.821 6.64 1.61340 44.3 41.33
22 -207.224 8.00 41.61
23 ∞ 2.00 1.51633 64.1 41.83
24 ∞ 41.86
非球面データ
第1面
k= -7.42329×10-1= 1.08216×10-7= 8.31570×10-12
= -1.01602×10-1510= 1.29395×10-1812= -4.35175×10-22
14= 5.59426×10-26
第3面
k= 4.20089 A= -1.07710×10-6= -4.62181×10-10
= 1.46055×10-1410= -5.14653×10-1612= 5.13399×10-19
14= -3.05151×10-22

回折光学素子位相係数データ
第4面(回折面)
= -1.17690×10-4= 2.72326×10-8= -4.52300×10-11
= 4.58985×10-1410= -1.72277×10-17

焦点距離 293.96
Fナンバー 2.91
画角 4.21
像高 21.64
レンズ全長 266.78
BF 58.80

入射瞳位置 410.57
射出瞳位置 -67.55
前側主点位置 20.66
後側主点位置-235.16

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 133.93 93.45 33.82 -60.83
L1a 1 196.15 17.94 -0.97 -12.97
L1b 3 270.82 14.37 -3.76 -12.80
L2 6 -100.42 2.10 1.38 -0.00
L3 8 357.02 67.03 64.41 11.04
L31 8 107.41 17.55 10.51 -3.25
L32 12 -34.88 12.75 8.33 -1.21
L33 17 57.46 32.95 8.32 -17.92

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 196.15
2 3 108.90
3 4 -182.19
4 6 -100.42
5 9 -84.43
6 10 47.37
7 12 81.87
8 13 -49.25
9 15 -48.59
10 18 44.15
11 19 -67.57
12 21 99.80
13 23 0.00

(数値実施例3)
f= 390.43mm Fno= 2.90 2ω= 6.34
面番号 r d nd νd 有効径
1(非球面)115.822 23.04 1.48749 70.2 134.63
2 688.657 84.94 132.52
3(非球面)116.272 15.84 1.49700 81.5 82.38
4(回折) -167.612 3.00 1.85026 32.3 80.07
5 -4103.131 13.51 77.23
6 317.822 5.23 1.80809 22.8 65.93
7 -1050.627 3.20 1.88300 40.8 64.45
8(非球面) 89.262 85.69 60.26
9(絞り) ∞ 11.74 40.73
10 986.786 1.80 1.80809 22.8 37.83
11 50.138 8.59 1.75700 47.8 37.05
12 -166.862 4.62 36.52
13 89.328 6.24 1.84666 23.9 36.54
14 -92.356 1.70 1.60562 43.7 36.05
15 41.271 6.61 34.04
16 -94.722 1.80 1.80400 46.6 34.16
17 71.483 2.85 35.34
18(非球面) 75.721 6.78 1.73800 32.3 38.11
19 -165.120 0.20 38.90
20 60.328 3.00 1.84666 23.9 40.08
21 50.612 4.26 1.61340 44.3 39.40
22 113.094 15.00 39.20
23 ∞ 2.20 1.51633 64.1 39.95
24 ∞ 40.03
非球面データ
第1面
k= -3.61917×10-1= 2.45793×10-8= 1.77214×10-12
= -9.63530×10-1810= 1.40035×10-20
第3面
k= -4.36706 A= 2.40172×10-7= -6.26103×10-11
= 1.19752×10-1410= -3.09581×10-1812= 4.98485×10-23
第8面
k= 9.74715×10-2= 3.89494×10-8= -3.58095×10-11
= 5.26921×10-1410= -2.23537×10-17
第18面
k= -2.11573×10-1= -1.55911×10-7= -1.89445×10-10
= 3.51250×10-1310= -3.79230×10-16

回折光学素子位相係数データ
第4面(回折面)
= -4.98533×10-5= 2.94123×10-9= -1.15774×10-12

焦点距離 390.43
Fナンバー 2.90
画角 3.17
像高 21.64
レンズ全長 369.05
BF 57.21

入射瞳位置 896.51
射出瞳位置 -64.69
前側主点位置 36.45
後側主点位置-333.2

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 191.14 126.82 43.78 -84.29
L1a 1 281.91 23.04 -3.09 -18.38
L1b 3 391.48 18.84 -7.32 -19.20
L2 6 -136.87 8.43 6.25 1.58
L3 9 389.13 77.39 20.69 -42.84
L31 9 230.52 22.13 17.67 0.04
L32 13 -47.07 16.35 13.85 1.00
L33 18 53.57 31.44 0.28 -24.32

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 281.91
2 3 138.87
3 4 -209.90
4 6 302.47
5 7 -93.05
6 10 -65.42
7 11 51.81
8 13 54.49
9 14 -46.87
10 16 -50.43
11 18 71.20
12 20 -432.37
13 21 145.58
14 23 0.00

(数値実施例4)
f= 584.93mm Fno= 4.12 2ω= 4.24
面番号 r d nd νd 有効径
1(非球面)135.384 25.06 1.48749 70.2 141.97
2(回折) -706.456 5.80 1.80000 29.8 141.22
3 -1368.830 130.00 139.22
4(非球面)135.666 7.00 1.43387 95.1 60.86
5 -194.646 5.00 1.74950 35.3 60.15
6 454.876 26.05 57.12
7 2544.378 2.00 1.80809 22.8 43.04
8 -2797.798 3.30 1.88300 40.8 42.47
9 126.559 49.00 40.98
10(絞り) ∞ 7.01 28.36
11 240.831 2.00 1.84666 23.8 26.39
12 35.958 6.25 1.61340 44.3 25.61
13 -95.144 1.98 25.26
14 -208.365 1.95 1.84666 23.8 24.53
15 -98.117 1.65 1.60311 60.6 24.68
16 56.274 3.31 24.97
17 -106.364 1.60 1.80400 46.6 25.44
18 225.560 3.55 26.36
19 91.800 3.89 1.61340 44.3 29.59
20 -190.340 13.33 30.22
21 186.530 2.00 1.74950 35.3 35.98
22 108.521 4.00 1.80809 22.8 36.34
23 -205.026 12.00 36.53
24 ∞ 2.00 1.51633 64.1 45.00
25 ∞ 45.00
非球面データ
第1面
k= 2.61200×10-1= -3.21156×10-8= -1.77315×10-12
= -5.84324×10-1710= -1.28282×10-2012= 9.26465×10-25
14= -8.46983×10-29
第4面
k= 2.50912 A= -2.59429×10-7= -2.33712×10-11
= -3.16046×10-1410= 3.49986×10-1712= -1.59925×10-20
14= 1.34624×10-24

回折光学素子位相係数データ
第2面(回折面)
= -2.05427×10-5= 3.51912×10-10= -1.61132×10-14
= 3.48003×10-1810= -3.22948×10-22

焦点距離 584.93
Fナンバー 4.12
画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 401.79
BF 82.07

入射瞳位置 1492.32
射出瞳位置 -77.71
前側主点位置 -64.14
後側主点位置-502.86

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 260.47 172.86 -4.56 -155.98
L1a 1 265.48 30.86 1.32 -18.87
L1b 4 -79126.10 12.00 1638.44 1597.60
L2 7 -149.70 5.30 2.99 0.13
L3 10 579.90 66.51 162.52 148.08
L31 10 281.74 15.26 14.09 2.15
L32 14 -41.57 8.50 3.48 -2.69
L33 19 59.13 37.22 9.07 -24.73

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 233.23
2 2 -1980.86
3 4 185.45
4 5 -181.28
5 7 1649.26
6 8 -137.05
7 11 -50.15
8 12 43.33
9 14 217.26
10 15 -59.06
11 17 -89.71
12 19 101.49
13 21 -350.06
14 22 88.32
15 24 0.00

(数値実施例5)
f= 390.10mm Fno= 2.90 2ω= 6.34
面番号 r d nd νd 有効径
1(非球面)133.425 24.63 1.48749 70.2 134.52
2(回折)-1508.501 5.50 1.60342 38.0 132.69
3 -21178.745 78.90 130.38
4(非球面)104.704 17.75 1.49700 81.5 81.90
5 -139.477 3.00 1.61340 44.3 79.39
6 141.171 16.41 72.33
7 413.100 3.27 1.80809 22.8 65.56
8 19398.784 3.20 1.88300 40.8 64.85
9(非球面)151.131 87.80 62.64
10(絞り) ∞ 4.02 40.50
11 120.225 2.18 1.84666 23.8 39.03
12 50.399 8.53 1.65160 58.5 37.78
13 -196.061 9.51 36.85
14 122.401 5.28 1.84666 23.8 33.08
15 -83.172 1.90 1.72000 50.2 32.67
16 51.793 3.21 31.45
17 -219.982 1.67 1.88300 40.8 31.47
18 62.616 4.63 32.00
19 104.534 3.62 1.74950 35.3 35.19
20 -1418.268 6.20 35.72
21(非球面) 63.857 6.95 1.77250 49.6 40.00
22 -265.964 1.87 1.54814 45.8 39.86
23 128.501 3.00 39.56
24 ∞ 2.20 1.48749 70.2 39.64
25 ∞ 39.72
非球面データ
第1面
k= 1.69585×10-1= -7.15187×10-9= -2.82795×10-13
= -1.85228×10-1610= 4.30052×10-2112= 2.82371×10-24
14= -3.72223×10-28
第4面
k= 2.60765×10-3= -9.39197×10-8= -2.13547×10-11
= 2.17446×10-1610= 4.89125×10-1812= -3.55012×10-21
14= 7.10652×10-25
第9面
k= 2.16633 A= -4.85657×10-8= -1.20783×10-11
= -3.04459×10-1510= 3.29034×10-1712= -3.80144×10-20
14= 1.32879×10-23
第21面
k= -6.65834×10-1= 2.08542×10-7= 6.71257×10-10
= -5.56397×10-1210= 2.13048×10-1412= -3.73667×10-17
14= 2.46283×10-20

回折光学素子位相係数データ
第2面(回折面)
= -1.51480×10-5= 2.92997×10-10= -2.41768×10-15

焦点距離 390.10
Fナンバー 2.90
画角 3.17
像高 21.64
レンズ全長 368.99
BF 63.77

入射瞳位置 909.32
射出瞳位置 -56.95
前側主点位置 38.82
後側主点位置-326.33

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 261.84 129.77 -21.10 -117.94
L1a 1 275.00 30.13 -0.06 -20.04
L1b 4 -9135.72 20.75 635.46 581.30
L2 7 -260.25 6.47 5.33 1.79
L3 10 449.65 64.77 25.08 -30.38
L31 10 155.16 14.73 6.60 -3.86
L32 14 -43.32 12.06 8.53 0.20
L33 19 61.80 23.84 3.47 -14.43

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 250.89
2 2 -2930.93
3 4 123.31
4 5 -113.92
5 7 522.28
6 8 -172.51
7 11 -103.98
8 12 62.38
9 14 59.19
10 15 -44.07
11 17 -55.05
12 19 130.03
13 21 67.28
14 22 -157.80
15 24 0.00

(数値実施例6)
f= 293.49mm Fno= 2.91 2ω= 8.44
面番号 r d nd νd 有効径
1(非球面) 81.481 18.06 1.48749 70.2 100.86
2 588.561 66.87 99.48
3(非球面)-1440.618 2.80 2.00330 28.3 58.94
4(回折) 182.561 4.99 1.51742 52.4 57.60
5 -2033.809 30.05 57.06
6(非球面) 86.814 5.00 1.51742 52.4 45.48
7 233.323 11.06 44.23
8(絞り) ∞ 8.51 38.84
9 440.225 1.80 1.84666 23.8 34.09
10 36.891 6.95 1.72000 50.2 33.24
11 -198.672 0.95 33.20
12 191.578 4.25 1.84666 23.8 32.84
13 -64.646 1.65 1.60311 60.6 32.61
14 42.739 6.32 30.82
15 -50.099 1.60 1.77250 49.6 30.85
16 103.354 2.82 32.40
17 ∞ 7.04 33.71
18 127.502 9.30 1.61340 44.3 41.06
19 -51.101 2.00 1.59282 68.6 42.15
20 -103.589 2.00 43.61
21(非球面) 161.463 5.00 1.61340 44.3 45.36
22 -181.756 8.00 45.51
23 ∞ 2.00 1.51633 64.1 45.23
24 ∞ 45.19
非球面データ
第1面
k= -1.44299 A= 3.11191×10-7= 7.16264×10-12
= 6.26100×10-1510= -2.26475×10-1812= 5.67202×10-22
14= -4.70118×10-26
第3面
k= 9.06066×102= -3.62723×10-7= 7.34584×10-11
= -3.05870×10-1310= 4.45187×10-1612= -3.25205×10-19
14= 9.90121×10-23
第6面
k= 4.29206 A= -7.29665×10-7= -2.49292×10-10
= -3.54999×10-13
第21面
k= 1.00536×101= -4.23290×10-7= -6.97320×10-11
= -5.10808×10-14

回折光学素子位相係数データ
第4面(回折面)
= -9.46831×10-5= -1.79365×10-8= 5.20740×10-11
= -1.01184×10-1310= 5.30470×10-17

焦点距離 293.49
Fナンバー 2.91
画角 4.22
像高 21.64
レンズ全長 271.90
BF 62.89

入射瞳位置 354.74
射出瞳位置 -87.34
前側主点位置 74.84
後側主点位置-230.61

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 282.44 92.72 -69.06 -124.06
L1a 1 191.76 18.06 -1.93 -13.93
L1b 3 -343.21 7.79 0.78 -3.92
L2 6 264.13 5.00 -1.93 -5.19
L3 8 -799.72 70.18 -213.31 -378.24
L31 8 468.28 17.26 15.47 1.97
L32 12 -34.32 13.82 9.35 -1.26
L33 17 57.62 35.33 13.73 -15.08

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 191.76
2 3 -166.45
3 4 305.30
4 6 264.13
5 9 -47.66
6 10 43.75
7 12 57.53
8 13 -42.42
9 15 -43.48
10 18 60.67
11 19 -172.57
12 21 140.17
13 23 0.00

(数値実施例7)
f= 295.63mm Fno= 2.91 2ω= 8.38
面番号 r d nd νd 有効径
1(非球面) 91.224 16.37 1.48749 70.2 101.59
2(回折) 539.442 3.00 1.48749 70.2 100.18
3 1510.420 61.14 99.57
4(非球面) 79.429 11.97 1.48749 70.2 60.27
5 -140.753 2.80 2.00330 28.3 58.18
6 -962.892 9.62 56.33
7 2775.681 2.10 1.61405 55.0 48.28
8 60.306 34.47 45.23
9(絞り) ∞ 8.51 36.75
10 106.493 1.80 1.80809 22.8 33.97
11 43.439 7.06 1.72916 54.7 33.48
12 -200.400 0.95 33.40
13 121.737 4.25 1.84666 23.8 32.94
14 -107.314 1.65 1.59282 68.6 32.53
15 38.403 5.01 30.69
16 -89.761 1.60 1.83481 42.7 30.71
17 62.487 2.82 31.55
18 ∞ 0.00 32.24
19 92.835 9.30 1.61340 44.3 33.55
20 -34.920 2.00 1.59282 68.6 34.63
21 -191.348 5.03 36.52
22 57.939 6.52 1.48749 70.2 40.48
23 1287.265 8.00 40.53
24 ∞ 2.00 1.51633 64.1 40.87
25 ∞ 40.92
非球面データ
第1面
k= -6.14463×10-1= 8.54185×10-8= 4.32621×10-12
= -6.67336×10-1610= 1.36227×10-1812= -4.55872×10-22
14= 5.37448×10-26
第4面
k= 3.51567 A= -1.11556×10-6= -4.53864×10-10
= -2.42878×10-1410= -5.86338×10-1612= 6.00795×10-19
14= -3.70400×10-22

回折光学素子位相係数データ
第2面(回折面)
= -4.00052×10-5= 2.98192×10-9= -1.82246×10-12
= 7.12777×10-1610= -9.91647×10-20

焦点距離 295.63
Fナンバー 2.91
画角 4.19
像高 21.64
レンズ全長 264.00
BF 56.02

入射瞳位置 409.13
射出瞳位置 -62.62
前側主点位置 -31.89
後側主点位置-239.61

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 133.93 95.28 33.18 -62.15
L1a 1 195.35 19.37 -0.65 -13.62
L1b 4 274.69 14.77 -5.39 -14.59
L2 7 -100.42 2.10 1.33 0.03
L3 9 443.81 66.51 53.69 -1.54
L31 9 107.41 17.36 10.30 -3.35
L32 13 -34.88 12.51 8.84 -0.57
L33 18 57.46 32.85 6.86 -19.41

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 218.88
2 2 1511.50
3 4 106.05
4 5 -164.59
5 7 -100.42
6 10 -91.96
7 11 49.57
8 13 67.94
9 14 -47.51
10 16 -43.92
11 19 42.55
12 20 -72.40
13 22 124.24
14 24 0.00
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形態に限定されず、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)に適用した実施例を図8を用いて説明する。図8は一眼レフカメラの要部概略図である。図8において、10は実施例1〜7のいずれか1つの撮影光学系1を有する撮像レンズである。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。このように実施例1〜7の撮影光学系を写真用カメラや、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、軽量で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
L0は撮影光学系 L1は第1レンズ群 L2は第2レンズ群 L3は第3レンズ群
L1aは第1aレンズ群 L1bは第1bレンズ群 L31は第31レンズ群
L32は第32レンズ群 L33は第33レンズ群 DOEは回折光学素子

Claims (11)

  1. 物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群、正又は負の屈折力を有する第2レンズ群、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群より構成され、該第1レンズ群は、最も広い空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する第1aレンズ群と、正又は負の屈折力を有する第1bレンズ群から構成され、該第1レンズ群は少なくとも1つの回折光学素子と少なくとも1つの非球面を有し、該第2レンズ群は光軸上を移動させてフォーカシングを行うレンズ群であり、全系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の長さをL、該第1aレンズ群と該第1bレンズ群との空気間隔をd1ab、該第1aレンズ群の焦点距離をf1a、該第1bレンズ群の焦点距離をf1b、該回折光学素子の回折成分のみによる焦点距離をfDOE、全系の焦点距離をf、無限遠物体にフォーカスしたときの全系のFナンバーをFnoとするとき、
    なる条件を満足することを特徴とする撮影光学系。
  2. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
    なる条件を満足することを特徴とする請求項1の撮影光学系。
  3. 前記第1、第2レンズ群の焦点距離を各々f1、f2とするとき、
    なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2の撮影光学系。
  4. 前記第2、第3レンズ群の焦点距離をf2、f3とするとき、
    なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項の撮影光学系。
  5. 前記第2、第3レンズ群の焦点距離を各々f2、f3とするとき、
    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項の撮影光学系。
  6. 前記第1aレンズ群は1つの正レンズもしくは2つのレンズより構成され、前記第1bレンズ群は1つの正レンズと1つの負レンズから構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項の撮影光学系。
  7. 前記第2レンズ群と第3レンズ群との間に開口絞りを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項の撮影光学系。
  8. 前記回折光学素子の回折光学部は、2つのレンズの接合面に形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項の撮影光学系。
  9. 前記第1レンズ群と第2レンズ群の合成の屈折力は正であり、前記第3レンズ群は正の屈折力の第31レンズ群、負の屈折力の第32レンズ群、そして正の屈折力の第33レンズ群より構成され、該第32レンズ群は光軸と直交する方向に移動して撮影画像の結像位置を変位させるレンズ群であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項の撮影光学系。
  10. 前記第31レンズ群、第32レンズ群、第33レンズ群の焦点距離を順にf31、f32、f33とするとき、
    なる条件を満足することを特徴とする請求項9の撮影光学系。
  11. 請求項1乃至10のいずれか1項の撮影光学系と該撮影光学系によって形成された像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
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