JP2015072370A5 - - Google Patents

Description

本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、フォーカシングに際して光軸上を移動する正の屈折力の第２レンズ群より構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、前群、開口絞り、正の屈折力の後群より構成され、
前記第１レンズ群の最も物体側には物体側に凸面を向けた負レンズが配置され、
前記第１レンズ群は３枚以上の正レンズを有し、
前記第１レンズ群に含まれる正レンズのうち像側から数えて２番目に配置された正レンズの物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＰＬ、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ１とするとき、
０．１５＜ＰＬ／Ｄ１＜０．５０
なる条件式を満足することを特徴としている。

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、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、フォーカシングに際して光軸上を移動する正の屈折力の第２レンズ群より構成されている。第２レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、前群、開口絞り、正の屈折力の後群より構成されている。

レンズ断面図において、ＬＡは光学系である。光学系ＬＡは物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２よりなっている。第２レンズ群Ｌ２は物体側より像側へ順に配置された、正又は負の屈折力の前群Ｌ２ａ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群Ｌ２ｂよりなっている。ＩＰは像面であり、デジタル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）の撮像面が位置し、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面が位置する。

各実施例の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群より構成される単焦点距離の光学系である。第１レンズ群Ｌ１の最も物体側には、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを配置している。負の屈折力を第１レンズ群Ｌ１内の物体側寄りに集中させて、所謂レトロフォーカスタイプの屈折力配置を構成している。また、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と合せた全系においてもレトロフォーカスタイプの屈折力配置を構成してレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）に比べて焦点距離が短い光学系を構成している。

これにより、像側に例えばクイックリターンミラーを配置する長いバックフォーカスを必要とする撮像装置に有用な撮像光学系を実現している。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に配置された、正又は負の屈折力の前群Ｌ２ａ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群Ｌ２ｂにより構成している。大口径比の光学系は、Ｆナンバーを決定する軸上光束（Ｆｎｏ光束）の径を決める開口絞りＳＰの径（内径）が大きくなる。

そこで、その光束幅が大きくなったところにサジタル方向に発散した光線を収斂させる作用を持つ正レンズを多数設けることで、高次のサジタルコマ収差までも良好に補正している。そのため各実施例の光学系では、全体としては負の屈折力のレンズが先行するレトロフォーカスタイプである第１レンズ群Ｌ１内に３枚以上の正レンズを配置している。そしてそのうち、像側から数えて２番目に配置された正レンズは、第１レンズ群Ｌ１内の像側寄りの範囲に集中して配置する構成としている。

具体的には、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズのうち像側から数えて２番目に配置された正レンズの物体側のレンズ面から第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＰＬとする。第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ１とする。このとき、
０．１５＜ＰＬ／Ｄ１＜０．５０ ・・・（１）
なる条件式を満足している。

０．２２＜ＰＬ／Ｄ１＜０．４０ ・・・（１ａ）
大口径比の光学系でありながら球面収差やサジタルコマフレアーが良好に補正された高性能な広画角の光学系を得るには、上記の構成要件によって成されるが、より好ましくは次の構成のうち１つ以上をとるのが良い。一つは第１レンズ群Ｌ１に３枚以上の負レンズを配置することである。第１レンズ群Ｌ１全体をレトロフォーカスタイプの屈折力配置とするため、最も物体側に負レンズを配置しているが、大口径比化による収差の増大を抑制するためにも、３枚以上の負レンズを配置して負の屈折力を分担させることが望ましい。

またそれら３枚以上の負レンズを、第１レンズ群Ｌ１内の像側から数えて２番目に配置された正レンズよりも物体側に配置することが、第１レンズ群Ｌ１をレトロフォーカスタイプの屈折力配置にする観点から効率的である。また、像側に配置した２つの正レンズに光束幅の大きい光線を導きサジタルコマ収差を補正しやすくするためにも、この３枚以上の負レンズを第１レンズ群Ｌ１内の物体側寄りに配置することが効率的である。

Ｆナンバーを決定する軸上光束のマージナル光線の光軸からの高さは、全系のうち第１レンズ群Ｌ１に含まれるレンズにおいて最も高くなるように構成するのが良い。これにより、第２レンズ群Ｌ２に十分に収斂した光線を導くことが容易となる。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負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、さらに像側に正レンズを有するように構成するのが良い。これにより、第１レンズ群Ｌ１を比較的少なくレンズ枚数で実現することができる。

第１レンズ群Ｌ１の像側から数えて１番目に配置された正レンズと、２番目に配置された正レンズの内、少なくとも一方は、負レンズと接合して接合レンズより構成するのが良い。このとき、接合レンズの接合面は、物体側に凹面を向けるのが良い。これにより、上記２枚の正レンズの近くに適切な負の屈折力を配置することができ、サジタルコマフレアーをより良好に補正することが可能となる。

本発明の光学系を、撮像素子を有する撮像装置に適用するときは、次のような構成にするのが良い。撮像素子の撮像面の最大像高に達する光束の主光線の光軸からの高さが、軸上光束のマージナル光線の光軸からの高さよりも低くなる領域に、前記第１レンズ群Ｌ１に含まれる２枚以上の正レンズが配置されるように構成するのが良い。これにより、軸上光線から軸外光線まで画面全域においてサジタルコマフレアーを良好に補正することが可能となる。

Claims (13)

1. 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、フォーカシングに際して光軸上を移動する正の屈折力の第２レンズ群より構成され、
   前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、前群、開口絞り、正の屈折力の後群より構成され、
   前記第１レンズ群の最も物体側には物体側に凸面を向けた負レンズが配置され、
   前記第１レンズ群は３枚以上の正レンズを有し、
   前記第１レンズ群に含まれる正レンズのうち像側から数えて２番目に配置された正レンズの物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＰＬ、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ１とするとき、
   ０．１５＜ＰＬ／Ｄ１＜０．５０
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記第１レンズ群の後側主点は、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面よりも像側に位置することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面から前記第１レンズ群の後側主点までの距離をｏｋ１とするとき、
   １．０＜ｏｋ１／Ｄ１＜３．０
   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。
4. 前記第１レンズ群は、３枚以上の負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学系。
5. 前記第１レンズ群に含まれる正レンズのうち像側から数えて２番目に配置された正レンズよりも物体側に、３枚以上の負レンズが配置されてい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。
6. 軸上光束のマージナル光線の光軸からの高さは、全系のうち前記第１レンズ群に含まれるレンズにおいて最も高くな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。
7. 無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群は光軸上を物体側に移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
8. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、１．５＜ｆ１／ｆ２＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
9. 前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
10. 前記第１レンズ群の像側から数えて１番目に配置された正レンズと、２番目に配置された正レンズの内、少なくとも一方は、負レンズと接合されて接合レンズを構成していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
11. 前記接合レンズの接合面は、物体側に凹面を向けていることを特徴とする請求項１０に記載の光学系。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系と、該光学系によって形成される像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
13. 前記撮像素子の撮像面の最大像高に達する光束の主光線の光軸からの高さが、軸上光束のマージナル光線の光軸からの高さよりも低くなる領域に、前記第１レンズ群に含まれる２枚以上の正レンズが配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。