JP5582706B2 - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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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、ＴＶカメラ等の撮像装置の撮影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、レトロフォーカス型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型の撮影光学系では、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（第１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。レトロフォーカス型の撮影光学系において、負の屈折力の第１レンズ群を複数の負レンズと非球面形状のレンズを有するようにして軸外収差を良好に補正した撮影光学系が知られている(特許文献３)。また、負の屈折力の第１レンズ群の最も物体側の負レンズの屈折力を強めることによって、小型で長いバックフォーカスを得るようにした撮影光学系が知られている(特許文献４)。
一般に、レトロフォーカス型の撮影光学系では、開口絞りの前方に負の屈折力のレンズ群が配置され、開口絞りの後方に正の屈折力のレンズ群を配置されており、全体として非対称な光学系となっている。また、長いバックフォーカスを確保するために、前方のレンズ群（第１レンズ群）の負の屈折力の絶対値を大きくしている。このため、レトロフォーカス型の撮影光学系は諸収差の発生量が多くなる傾向があった。特に、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、負の屈折力の第１レンズ群で発生した軸外収差、特に歪曲収差や倍率色収差が多く残存する傾向があった。
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、前方のレンズ群（第１レンズ群）のレンズ構成を適切に設定することが、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な画像を得るために重要である。
本発明は、広画角でありながら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、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズを有し、前記第１レンズは、物体側の面が凸形状であり、像側の面が非球面形状であり、全体としてメニスカス形状であり、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｇ２Ｒ１、Ｇ２Ｒ２、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１、第２、第３レンズのうち、少なくとも１つのレンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ、θｇＦとするとき、
−１．６＜ｆ１／ｆ＜−１．２
０．１＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．５
０．３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９
０．０１６＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ）
なる条件を満足することを特徴としている。
この他本発明の光学系は、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、負の屈折力の第１ａレンズ群と正の屈折力の第１ｂレンズ群より構成され、前記第１ａレンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズより構成され、前記第１レンズは、物体側の面が凸形状であり、像側の面が非球面形状であり、全体としてメニスカス形状であり、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｇ２Ｒ１、Ｇ２Ｒ２、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１、第２、第３レンズのうち、少なくとも１つのレンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ、θｇＦとするとき、
−１．６＜ｆ１／ｆ＜−１．２
０．１＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．５
０．３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９
０．０１６＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ）
なる条件を満足することを特徴としている。
−１．６＜ｆ１／ｆ＜−１．２
０．１＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．５
０．３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９
０．０１６＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ）
なる条件を満足することを特徴としている。
この他本発明の光学系は、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、負の屈折力の第１ａレンズ群と正の屈折力の第１ｂレンズ群より構成され、前記第１ａレンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズより構成され、前記第１レンズは、物体側の面が凸形状であり、像側の面が非球面形状であり、全体としてメニスカス形状であり、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｇ２Ｒ１、Ｇ２Ｒ２、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１、第２、第３レンズのうち、少なくとも１つのレンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ、θｇＦとするとき、
−１．６＜ｆ１／ｆ＜−１．２
０．１＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．５
０．３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９
０．０１６＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ）
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、広画角でありながら画面全域で高画質の画像を得るのが容易な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ができる。
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、物体側より像側へ順に、物体側の面が凸形状、像側の面が非球面形状で全体としてメニスカス形状の負の第１レンズ、負の第２レンズ、負の第３レンズを有している。後述する各実施例では、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、第１レンズ群は、負の屈折力の第１ａレンズ群と正の屈折力の第１ｂレンズ群より構成されている。そして第１ａレンズ群は、物体側より像側へ順に、物体側の面が凸形状、像側の面が非球面形状で全体としてメニスカス形状の負の第１レンズ、負の第２レンズ、負の第３レンズを有している。
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の光学系の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１の光学系の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１の光学系の無限遠物体に合焦したときの収差図である。図７は、本発明の実施例４の光学系のレンズ断面図である。図８は実施例１の光学系の無限遠物体に合焦したときの収差図である。
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。Ｓ．Ｃは正弦条件である。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。
次に、各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。各実施例の光学系は、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型の光学系である。第１レンズ群Ｌ１は３枚の負レンズより成り、全体として負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａと、３枚又は４枚のレンズより成る正の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂより構成されている。各実施例において、第１ａレンズ群Ｌ１ａは物体側より像側へ順に、物体側が凸面で像側が非球面でメニスカス形状の負レンズＧ１、メニスカス形状の負レンズＧ２、メニスカス形状又は両凹形状の負レンズＧ３からなっている。
第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは正レンズと負レンズとを接合した全体として正の屈折力の第１１接合レンズ、正レンズと負レンズとを接合した正の屈折力の第１２接合レンズより成っている。又は、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは正レンズと負レンズとを接合した全体として正の屈折力の第１１接合レンズ、正レンズより成っている。第２レンズ群Ｌ２は３枚のレンズを接合した接合レンズを含む全体として９枚のレンズより成っている。各実施例では光学系全体のレンズ構成をレトロフォーカス型とすることで前玉径の増大を防ぎ、長いバックフォーカスの確保を容易にしている。無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは、第２レンズ群Ｌ２を矢印のように物体側へ移動させて行っている。開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２の物体側に配置されており、フォーカスに際し第２レンズ群Ｌ２とともに移動する。
各実施例では、光学系の最も物体側に配置された負レンズＧ１の屈折力を比較的強くすることによって光学系の小型化を行い、負レンズＧ１の像側のレンズ面を非球面とすることにより軸外収差を補正している。第１ａレンズ群Ｌ１ａは３枚の負レンズからなり、３枚の負レンズに屈折力を適切に分担させることによって軸外の諸収差を低減している。さらに、軸外光線の高さが比較的高い位置に正レンズを配置しない構成としたことにより、歪曲収差や像面湾曲を低減している。また、負レンズＧ１の像側のレンズ面は、レンズ中心に比べてレンズ周辺部で負の屈折力が弱くなる形状より成る非球面である。この非球面はレトロフォーカス型の光学系において発生しやすい樽型の歪曲収差を糸巻き型方向に補正する効果を有している。軸外光線高さが高いレンズ面を非球面とした方が歪曲収差を効果的に補正することができるため、最も物体側に配置された負レンズＧ１のレンズ面を非球面としている。
なお、負レンズＧ１の軸外光線高さは像側のレンズ面よりも物体側のレンズ面の方が高いが、各実施例においては、像側のレンズ面を非球面としている。負レンズＧ１の物体側のレンズ面を、レンズ周辺部で負の屈折力が弱くなる非球面形状とすると、周辺部の入射瞳位置が像側に位置するようになり、レンズ径が増大するか、フィルター径が増大するため好ましくない。負レンズＧ１の像側のレンズ面を非球面とすることによって、入射瞳位置が像側に位置することを抑制し、また、非球面量の大きな非球面を設定することが容易となるので、小型化と高性能化を両立することが可能となる。軸外光線が通過する高さが高くなる第１ａレンズ群Ｌ１ａを上記のように構成することで、全画面に渡って軸外収差、特に歪曲収差を効果的に補正することができる。
また、各実施例の光学系は、全系の焦点距離をｆ、第１レンズＧ１の焦点距離をｆ１、第２レンズＧ２の物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｇ２Ｒ１、Ｇ２Ｒ２とするとき、
−１．６＜ｆ１／ｆ＜−１．２ ‥‥‥（１）
０．１＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．５ ‥‥（２）
なる条件を同時に満足している。
−１．６＜ｆ１／ｆ＜−１．２ ‥‥‥（１）
０．１＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．５ ‥‥（２）
なる条件を同時に満足している。
条件式（１）は第１レンズＧ１の焦点距離と全系（光学系）の焦点距離との比に関し、主に、第１レンズＧ１の屈折力を適切に設定することで光学系全体の小型化と光学性能のバランスを良好にとるための条件である。条件式（１）の上限値を超えると第１レンズＧ１の負の屈折力が強くなりすぎて歪曲収差や像面湾曲等の軸外収差の補正が困難となるため良くない。また、下限値を超えると、第１レンズＧ１の負の屈折力が弱くなりすぎて前玉有効径が増大してくるので良くない。また、収差補正に際し、更に好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次の如く設定することが望ましい。
−１．５５＜ｆ１／ｆ＜−１．２７ ‥‥‥（１ａ）
なお、負レンズＧ１の像側に非球面を施したことで、光学性能を維持しつつ、負レンズＧ１の屈折力を比較的強くすることが可能となり、小型化が容易になっている。
なお、負レンズＧ１の像側に非球面を施したことで、光学性能を維持しつつ、負レンズＧ１の屈折力を比較的強くすることが可能となり、小型化が容易になっている。
物体側から数えて２番目に配置された負レンズＧ２は、最も物体側に配置された負レンズＧ１よりも軸外光線高さが低いものの、広画角のレトロフォーカスレンズにおいて小型化と高性能化を両立するためには、形状を適切に設定することが重要である。条件式（２）は、負レンズＧ２が物体側に凸面を向けたメニスカス形状であることを示しており、前玉有効径を小さくしつつ歪曲収差の発生を少なくするための条件である。条件式(２)の下限値を超えるとレンズの屈折力が小さくなるため、結果として第１レンズや第３レンズが強い屈折力を持つこととなり諸収差が増大し良くない。また、上限値を超えると、第２レンズＧ２の像側の曲率が大きくなり過ぎて、負の歪曲収差が増大すると共に製造難易度が高くなるので良くない。また収差補正上、更に好ましくは、条件式（２）の数値範囲を次の如く設定することが望ましい。
０．１４＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．３５‥‥（２ａ）
以上のようなレンズ構成とすることで各実施例の光学系は、長いバックフォーカスを確保しつつ全画面に渡って収差図に示すような良好な光学性能を得ている。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、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。それによれば各条件式に対応した効果が得られる。第２レンズＧ２の焦点距離をｆ２とする。第１、第２、第３レンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３の合成焦点距離をｆ１３とする。第１、第２、第３レンズのうち、少なくとも１つのレンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ、θｇＦとする。
以上のようなレンズ構成とすることで各実施例の光学系は、長いバックフォーカスを確保しつつ全画面に渡って収差図に示すような良好な光学性能を得ている。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、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。それによれば各条件式に対応した効果が得られる。第２レンズＧ２の焦点距離をｆ２とする。第１、第２、第３レンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３の合成焦点距離をｆ１３とする。第１、第２、第３レンズのうち、少なくとも１つのレンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ、θｇＦとする。
このとき
０．３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９ ‥‥‥（３）
−０．７ ＜ ｆ１３／ｆ ＜ −０．３ ‥‥‥（４）
０．０１６＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ） ‥‥（５）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。但し、アッベ数νｄと部分分散比θｇＦはｇ線、Ｆ線、Ｃ線における屈折率をそれぞれｎｇ、ｎｆ、ｎｃとするとき、
νｄ＝（ｎｆ−ｎｃ）／（ｎｄ−１）
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎｆ）／（ｎｆ−ｎｃ）
である。
０．３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９ ‥‥‥（３）
−０．７ ＜ ｆ１３／ｆ ＜ −０．３ ‥‥‥（４）
０．０１６＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ） ‥‥（５）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。但し、アッベ数νｄと部分分散比θｇＦはｇ線、Ｆ線、Ｃ線における屈折率をそれぞれｎｇ、ｎｆ、ｎｃとするとき、
νｄ＝（ｎｆ−ｎｃ）／（ｎｄ−１）
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎｆ）／（ｎｆ−ｎｃ）
である。
条件式（３）は第１レンズＧ１の焦点距離と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離との比に関し、主に第１レンズＧ１と第２レンズ群Ｇ２の屈折力の比を適切に設定することで光学系全体の小型化と光学性能のバランスをとるための条件である。条件式（３）の下限を下回ると、第２レンズＧ２の負の屈折力に比べて、第１レンズＧ１の負の屈折力が強くなりすぎて歪曲収差、像面湾曲等の軸外収差の補正が困難になってくる。また、上限値を超えると、第１レンズＧ１の負の屈折力が弱くなりすぎて前玉有効径が増大してくるので好ましくない。また、更に好ましくは、条件式（３）の数値範囲を次の如く設定することが望ましい。
０．４３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９ ‥‥‥（３ａ）
条件式（４）は第１レンズＧ１から第３レンズＧ３までの合成焦点距離と全系の焦点距離との比に関する。条件式（４）は、レトロフォーカスタイプの光学系における負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａに相当する部分の負の屈折力を適切に設定することで長いバックフォーカスの確保と光学性能のバランスをとるための条件である。条件式（４）の上限を超えると、第１レンズＧ１から第３レンズＧ３までの負の合成屈折力が強くなりすぎて、コマ収差や像面湾曲などの収差が増大するため好ましくない。また、下限を超えると、第１レンズＧ１から第３レンズＧ３までの負の合成屈折力が弱くなりすぎて、長いバックフォーカスを確保することが困難となるため好ましくない。また、収差補正及び長いバックフォーカスを得るのに更に好ましくは、条件式（４）の数値範囲を次の如く設定することが望ましい。
条件式（４）は第１レンズＧ１から第３レンズＧ３までの合成焦点距離と全系の焦点距離との比に関する。条件式（４）は、レトロフォーカスタイプの光学系における負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａに相当する部分の負の屈折力を適切に設定することで長いバックフォーカスの確保と光学性能のバランスをとるための条件である。条件式（４）の上限を超えると、第１レンズＧ１から第３レンズＧ３までの負の合成屈折力が強くなりすぎて、コマ収差や像面湾曲などの収差が増大するため好ましくない。また、下限を超えると、第１レンズＧ１から第３レンズＧ３までの負の合成屈折力が弱くなりすぎて、長いバックフォーカスを確保することが困難となるため好ましくない。また、収差補正及び長いバックフォーカスを得るのに更に好ましくは、条件式（４）の数値範囲を次の如く設定することが望ましい。
−０．５９＜ｆ１３／ｆ＜−０．３５ ‥‥‥（４ａ）
条件式（５）は第１ａレンズ群Ｌ１ａの３つの負レンズのうちの少なくとも１つの負レンズの材料の特性を規定し、主に倍率色収差を良好に補正するための条件である。第１レンズＧ１から第３レンズＧ３のいずれかの負レンズの部分分散比が条件式（５）を満足することによって倍率色収差の２次スペクトルの曲がりを良好に補正している。各実施例では少なくとも１つの負レンズは第３レンズＧ３に相当している。また、倍率色収差の補正上、更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲を次の如く設定することが望ましい。
条件式（５）は第１ａレンズ群Ｌ１ａの３つの負レンズのうちの少なくとも１つの負レンズの材料の特性を規定し、主に倍率色収差を良好に補正するための条件である。第１レンズＧ１から第３レンズＧ３のいずれかの負レンズの部分分散比が条件式（５）を満足することによって倍率色収差の２次スペクトルの曲がりを良好に補正している。各実施例では少なくとも１つの負レンズは第３レンズＧ３に相当している。また、倍率色収差の補正上、更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲を次の如く設定することが望ましい。
０．０２＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ） ‥‥‥（５ａ）
次に実施例１〜４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１〜４の光学系１を有する撮影光学系である。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。
次に実施例１〜４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１〜４の光学系１を有する撮影光学系である。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１〜４に各々対応する数値実施例１〜４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。
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（Ｈ／Ｒ）2｝1/2 ＋Ａ４・ｈ4＋Ａ６・ｈ6＋Ａ８・ｈ8＋Ａ１０・ｈ10＋Ａ１２・ｈ12
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。
Ａｎ：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。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−１に示す。
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。
Ａｎ：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。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−１に示す。
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 52.146 3.80 1.58313 59.4 49.93
2* 13.969 7.22 32.85
3 27.170 1.80 1.88300 40.8 31.44
4 16.830 8.98 26.64
5 -56.224 1.61 1.49700 81.5 25.99
6 33.389 1.62 24.44
7 42.438 7.80 1.61601 58.7 24.39
8 -23.155 1.40 1.88397 40.8 23.70
9 -68.614 5.35 23.61
10 163.816 8.61 1.79600 38.1 23.65
11 -16.580 1.48 1.77236 36.1 23.44
12 -49.402 10.99 23.00
13(絞り) ∞ 0.47 20.09
14 22.758 1.20 1.78571 48.6 20.09
15 15.678 5.07 1.67769 31.4 19.19
16 93.750 0.84 18.40
17 66.660 1.10 1.88300 40.8 17.94
18 14.237 7.73 1.55400 52.2 16.74
19 -18.230 1.00 1.84175 37.2 16.23
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22 -26.675 0.15 16.75
23 1824.817 1.20 1.88300 40.8 17.29
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25 -40.152 0.15 21.19
26 -110.317 1.79 1.69895 30.1 22.22
27 -51.090 (可変) 22.90
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-6.60488e-001 A 4= 1.69030e-006 A 6= 5.21355e-011
A 8= 1.39305e-011 A10=-6.83548e-014 A12=-1.94007e-017
焦点距離 24.26
Fナンバー 3.56
画角 54.19
像高 33.63
レンズ全長 148.52
BF 54.96
入射瞳位置 19.25
射出瞳位置 -29.79
前側主点位置 36.57
後側主点位置 30.69
ズームレンズ群データ
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
1 1 24.26 93.57 36.57 30.69
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -33.97
2 3 -54.53
3 5 -41.90
4 7 25.48
5 8 -40.12
6 10 19.32
7 11 -32.95
8 14 -69.30
9 15 27.07
10 17 -20.71
11 18 15.77
12 19 -15.04
13 21 27.43
14 23 -21.25
15 24 26.61
16 26 134.48
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
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4 16.830 8.98 26.64
5 -56.224 1.61 1.49700 81.5 25.99
6 33.389 1.62 24.44
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12 -49.402 10.99 23.00
13(絞り) ∞ 0.47 20.09
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22 -26.675 0.15 16.75
23 1824.817 1.20 1.88300 40.8 17.29
24 18.568 7.08 1.49700 81.5 18.50
25 -40.152 0.15 21.19
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27 -51.090 (可変) 22.90
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-6.60488e-001 A 4= 1.69030e-006 A 6= 5.21355e-011
A 8= 1.39305e-011 A10=-6.83548e-014 A12=-1.94007e-017
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Fナンバー 3.56
画角 54.19
像高 33.63
レンズ全長 148.52
BF 54.96
入射瞳位置 19.25
射出瞳位置 -29.79
前側主点位置 36.57
後側主点位置 30.69
ズームレンズ群データ
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
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単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -33.97
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7 11 -32.95
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10 17 -20.71
11 18 15.77
12 19 -15.04
13 21 27.43
14 23 -21.25
15 24 26.61
16 26 134.48
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
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25 -35.307 0.15 20.49
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像面 ∞
非球面データ
第2面
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Fナンバー 3.56
画角 54.49
像高 33.63
レンズ全長 146.38
BF 53.70
入射瞳位置 18.90
射出瞳位置 -27.64
前側主点位置 35.82
後側主点位置 29.70
ズームレンズ群データ
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
1 1 24.00 92.69 35.82 29.70
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
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2 3 -65.35
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14 23 -20.28
15 24 27.57
16 26 113.52
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
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13(絞り) ∞ 0.43 20.63
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25 -35.307 0.15 20.49
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27 -40.662 22.04
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-5.38986e-001 A 4=-6.25833e-006 A 6=-2.47155e-008
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Fナンバー 3.56
画角 54.49
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BF 53.70
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レンズ 始面 焦点距離
1 1 -33.41
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14 23 -20.28
15 24 27.57
16 26 113.52
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 53.969 3.80 1.58313 59.4 49.86
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12 -40.128 10.67 22.63
13(絞り) ∞ 0.43 20.42
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25 -34.916 0.15 21.04
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27 -41.101 22.15
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-5.35957e-001 A 4=-5.83536e-006 A 6=-2.27533e-008
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焦点距離 24.00
Fナンバー 3.56
画角 54.49
像高 33.63
レンズ全長 146.99
BF 53.62
入射瞳位置 19.23
射出瞳位置 -28.71
前側主点位置 36.24
後側主点位置 29.62
ズームレンズ群データ
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
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単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -35.99
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11 18 15.68
12 19 -13.68
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14 23 -20.17
15 24 26.84
16 26 125.43
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
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25 -34.916 0.15 21.04
26 -65.887 1.56 1.84666 23.9 21.94
27 -41.101 22.15
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-5.35957e-001 A 4=-5.83536e-006 A 6=-2.27533e-008
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Fナンバー 3.56
画角 54.49
像高 33.63
レンズ全長 146.99
BF 53.62
入射瞳位置 19.23
射出瞳位置 -28.71
前側主点位置 36.24
後側主点位置 29.62
ズームレンズ群データ
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
1 1 24.00 93.37 36.24 29.62
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -35.99
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12 19 -13.68
13 21 26.07
14 23 -20.17
15 24 26.84
16 26 125.43
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 50.614 3.84 1.58313 59.4 48.32
2* 13.193 6.51 31.24
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12(絞り) ∞ 0.47 19.68
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14 15.922 4.61 1.70099 30.6 19.18
15 110.358 1.22 18.50
16 50.278 0.90 1.85411 42.8 17.63
17 12.709 7.76 1.49899 67.7 16.24
18 -17.254 0.80 1.78837 34.9 15.65
19 38.533 0.15 16.17
20 25.159 4.95 1.49700 81.5 17.34
21 -27.602 0.15 18.20
22 -192.146 1.20 1.88324 40.8 18.72
23 19.374 6.50 1.49700 81.5 19.68
24 -41.241 0.15 21.33
25 -358.016 1.90 1.84666 23.9 22.88
26 -60.537 22.00
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-7.24786e-001 A 4= 7.73295e-006 A 6= 1.16253e-008
A 8= 3.50695e-011 A10= 5.75293e-015 A12=-1.94007e-017
焦点距離 24.01
Fナンバー 3.56
画角 53.66
像高 32.63
レンズ全長 142.83
BF 53.33
入射瞳位置 19.07
射出瞳位置 -29.07
前側主点位置 36.08
後側主点位置 29.32
ズームレンズ群データ
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
1 1 24.01 89.50 36.08 29.32
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -31.80
2 3 -64.41
3 5 -32.69
4 7 23.54
5 8 -51.94
6 10 63.33
7 13 -101.92
8 14 26.02
9 16 -20.13
10 17 16.05
11 18 -15.02
12 20 27.33
13 22 -19.87
14 23 27.50
15 25 85.80
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 50.614 3.84 1.58313 59.4 48.32
2* 13.193 6.51 31.24
3 25.133 1.50 1.81677 40.2 30.50
4 16.551 9.15 26.38
5 -43.076 1.75 1.49700 81.5 25.94
6 26.436 0.20 24.39
7 24.882 9.53 1.52897 63.3 24.46
8 -21.626 1.28 1.65384 33.5 24.01
9 -60.928 7.01 24.04
10 409.995 4.65 1.76954 27.0 21.94
11 -55.034 12.34 21.37
12(絞り) ∞ 0.47 19.68
13 19.922 1.00 1.88111 40.6 19.93
14 15.922 4.61 1.70099 30.6 19.18
15 110.358 1.22 18.50
16 50.278 0.90 1.85411 42.8 17.63
17 12.709 7.76 1.49899 67.7 16.24
18 -17.254 0.80 1.78837 34.9 15.65
19 38.533 0.15 16.17
20 25.159 4.95 1.49700 81.5 17.34
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25 -358.016 1.90 1.84666 23.9 22.88
26 -60.537 22.00
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-7.24786e-001 A 4= 7.73295e-006 A 6= 1.16253e-008
A 8= 3.50695e-011 A10= 5.75293e-015 A12=-1.94007e-017
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Fナンバー 3.56
画角 53.66
像高 32.63
レンズ全長 142.83
BF 53.33
入射瞳位置 19.07
射出瞳位置 -29.07
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後側主点位置 29.32
ズームレンズ群データ
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
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単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -31.80
2 3 -64.41
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4 7 23.54
5 8 -51.94
6 10 63.33
7 13 -101.92
8 14 26.02
9 16 -20.13
10 17 16.05
11 18 -15.02
12 20 27.33
13 22 -19.87
14 23 27.50
15 25 85.80
Ｌ１：第１レンズ群、Ｌ２：第２レンズ群、ＳＰ：開口絞り、ＩＰ：像面、ｄ：ｄ線、ｇ：ｇ線、Ｓ．Ｃ：正弦条件、Ｍ：メリディオナル像面、Ｓ：サジタル像面
Claims (5)
- 物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズを有し、前記第１レンズは、物体側の面が凸形状であり、像側の面が非球面形状であり、全体としてメニスカス形状であり、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｇ２Ｒ１、Ｇ２Ｒ２、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１、第２、第３レンズのうち、少なくとも１つのレンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ、θｇＦとするとき、
−１．６＜ｆ１／ｆ＜−１．２
０．１＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．５
０．３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９
０．０１６＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ）
なる条件を満足することを特徴とする光学系。 - 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、負の屈折力の第１ａレンズ群と正の屈折力の第１ｂレンズ群より構成され、前記第１ａレンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズより構成され、前記第１レンズは、物体側の面が凸形状であり、像側の面が非球面形状であり、全体としてメニスカス形状であり、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｇ２Ｒ１、Ｇ２Ｒ２、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第１、第２、第３レンズのうち、少なくとも１つのレンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ、θｇＦとするとき、
−１．６＜ｆ１／ｆ＜−１．２
０．１＜（Ｇ２Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）＜０．５
０．３＜ｆ１／ｆ２＜０．６９
０．０１６＜θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ）
なる条件を満足することを特徴とする光学系。 - 前記第１、第２、第３レンズの合成焦点距離をｆ１３とするとき、
−０．７ ＜ ｆ１３／ｆ ＜ −０．３
なる条件を満足することを特徴とする請求項１または２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３のいずれか１項に記載の光学系。
- 請求項１乃至４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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- 2009-02-17 JP JP2009033986A patent/JP5582706B2/ja not_active Expired - Fee Related
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