JP5840486B2

JP5840486B2 - 結像光学系

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Publication number: JP5840486B2
Application number: JP2011287644A
Authority: JP
Inventors: 敦志山崎
Original assignee: Sigma Inc
Current assignee: Sigma Inc
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP2013137377A

Description

本発明はデジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどに用いられる撮影レンズに好適な結像光学系に関する。

近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の普及に伴い、固体撮像素子の高画素化が急速に進んでおり、より高画質の結像光学系が求められている。

さらに、近年では、高画質を得るために大型の固体撮像素子を採用するカメラが増加している。同じ画素数ならば、大型の固体撮像素子は小型のものに比べて画素あたりの面積が大きいため、ノイズの少ない良好な画像を得ることができる。

しかし、これらの撮像装置に広く使用されている固体撮像素子は一般に入射角の大きな光に対して感度が低下するという特性を持つため、結像光学系には固体撮像素子の仕様に応じて一定の像側テレセントリック性が求められる。そのため、必然的に大型の固体撮像素子を使用する撮像装置においては、結像光学系全体の全長および径が大型化する傾向にある。

大型の固体撮像素子に対応可能なコンパクトな広角レンズとしては、例えば以下の特許文献が挙げられる。

特開平５−１７３０６２号公報特開２００８−０４００３３号公報特開２０１０−０６１０３３号公報

先述の通り、結像光学系においては、小型化と性能向上の両立が課題となっているが、特に大型の固体撮像素子に対応する結像光学系においては、さらに固体撮像素子への光線の入射角の抑制が課題となる。

特許文献１に記載の広角レンズは、３５ｍｍ判フィルムサイズに対応した画角８０度を超える広角レンズである。最終レンズに強い負の屈折力を配置したいわゆる望遠タイプにより、レンズのバックフォーカスを短くし、コンパクト化を達成している。しかし、このタイプは像面に対する光線の入射角度が非常に大きくなるため、固体撮像素子を使用した撮像装置に使用することができない。

一方、特許文献２に記載の広角レンズは、レトロフォーカス型の屈折力配置により像面に対する光線の入射角度が抑制されているが、バックフォーカスが長く、十分にコンパクト化がなされているとは言えない。また開放Ｆ値が４．０であり、多様な撮影シーンに対応することが困難であった。

特許文献３に記載のレンズは、開放Ｆ値が２．８であるが画角が６０度程度であり十分な広角化がなされていない。またバックフォーカスが焦点距離に対して長いため固体撮像素子の大きさに比例してレンズ全長も大きくなる。

この他にも、従来の広角用写真レンズとしては、一眼レフカメラ用レンズによく用いられるレトロフォーカスタイプ、トポゴン等の対称型、望遠タイプのものが知られている。そのうち、前群を負、後群を正の屈折力配置とするレトロフォーカスタイプでは、バックフォーカスが大きくなるため全長のコンパクト化に向かないといった欠点がある。また、トポゴン等の対称型ではコンパクト化、大口径化を図ろうとすると像面湾曲の補正が難しくなり、高性能化の達成が困難であるといった欠点がある。そこで、望遠タイプを選択すれば、レンズ全長のコンパクト化を実現することが出来る。

しかし、一般に広角用の望遠タイプは、撮像レンズから射出し、画面周辺に結像する光線の像面入射角度が大きくなり、固体撮像素子を用いた撮像装置での使用に適さないという課題があった。また、望遠タイプの屈折力配置で広角化をおこなった場合、画面周辺での像面特性および非点隔差が悪化し、画面全域にわたって高い光学性能を実現することが困難であった。

そこで本発明は、以下に示す手段により、上記課題を解決し、画角が６５度以上を実現しながら光線射出角を抑制し、小型で光学性能が良好な結像光学系を提供する。

本発明の第１の結像光学系は、物体側から像側に順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｌ２とからなり、前記第１レンズ群Ｌ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、光軸に沿って像側から物体側へ移動し、前記第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側に順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群前群Ｌ１Ｆと、開口絞りＳと、正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｌ１Ｒとからなり、前記第１レンズ群前群Ｌ１Ｆは、正レンズと負レンズとを少なくとも１枚ずつ有し、前記第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、および正レンズより構成され、以下の条件式（１）乃至（４）を満足することを特徴とする。
（１） −０．７０＜ｆ１／ｆ２＜−０．３０
（２）０．４３＜ＢＦ／ｄ２Ｇ＜０．７３
（３）０．６０＜ｐ２１／Ｐ２＜１．５０
（４）１．４＜β２
ｆ１：前記第１レンズ群Ｌ１の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群Ｌ２の焦点距離
ＢＦ：前記第２レンズ群Ｌ２の最も像側の面から像面までの空気換算光路長
ｄ２Ｇ：前記第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の面から前記第２レンズ群Ｌ２の最も像側の面までの軸上厚
ｐ２１：前記第２レンズ群Ｌ２先頭の負屈折力レンズの像側の面のペッツバール値
Ｐ２：前記第２レンズ群Ｌ２のペッツバール和
β２：前記第２レンズ群Ｌ２の横倍率
ただし、第ν面のペッツバール値ｐνは以下の式で定義される。
ｐν＝−（１／Ｎ'ν−１／Ｎν）／ｒν
Ｎ'ν：第ν面の射出側媒質のｄ線の屈折率
Ｎν：第ν面の入射側媒質のｄ線の屈折率
ｒν：第ν面の近軸曲率半径

また本発明の第２の結像光学系は、本発明の第１の結像光学系において、前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒは、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
（５）０．９１＜ｈ１ＲＦ／ｈ１ＲＲ＜１．２３
ｈ１ＲＦ：無限共役における前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの最も物体側の面における近軸マージナル光線の高さ
ｈ１ＲＲ：無限共役における前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの最も像側の面における近軸マージナル光線の高さ

本発明の実施例１の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例１の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例１の結像光学系の横収差図である。本発明の実施例２の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例２の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例２の結像光学系の横収差図である。本発明の実施例３の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例３の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例３の結像光学系の横収差図である。本発明の実施例４の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例４の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例４の結像光学系の横収差図である。本発明の実施例５の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例５の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例５の結像光学系の横収差図である。本発明の実施例６の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例６の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例６の結像光学系の横収差図である。本発明の実施例７の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例７の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例７の結像光学系の横収差図である。本発明の実施例８の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例８の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例８の結像光学系の横収差図である。本発明の実施例９の結像光学系のレンズ構成図である。本発明の実施例９の結像光学系の縦収差図である。本発明の実施例９の結像光学系の横収差図である。

本発明の結像光学系は、図１、図４、図７、図１０、図１３、図１６、図１９、図２２、及び図２５に示す本発明の実施例１〜９の結像光学系のレンズ構成図からわかるように、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２より構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第１レンズ群Ｌ１が光軸に沿って物体側へ移動する構成となっている。

また前記第１レンズ群Ｌ１は、開口絞りＳより物体側に配置され、負の屈折力を持つ第１レンズ群前群Ｌ１Ｆと、開口絞りＳより像側に配置され、正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｌ１Ｒから構成され、前記第１レンズ群前群Ｌ１Ｆは、少なくとも正屈折力のレンズ１枚と負屈折力のレンズ１枚より構成している。また少なくとも前記第１レンズ群Ｌ１の最も像側の面は、所定の非球面形状を有している。

また前記第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に像側に凹面を向けた負屈折力のレンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、および正屈折力のレンズより構成している。

まず、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力配置について説明する。先述の通り、コンパクト化を目的として望遠タイプを選択し、さらに本発明の結像光学系では、前群を正、後群を負の屈折力配置としたことで、レンズ全長のコンパクト化を実現した。

また、先述のように、望遠タイプの屈折力配置で広角化をおこなった場合に生じる画面周辺での像面特性および非点隔差の悪化について、これらの課題を解決するために、本発明は以下の条件式を満足する結像光学系とした。
（１） −０．７０＜ｆ１／ｆ２＜−０．３０
（２）０．４３＜ＢＦ／ｄ２Ｇ＜０．７３
（３）０．６０＜ｐ２１／Ｐ２＜１．５０
（４）１．４＜β２
ｆ１：前記第１レンズ群Ｌ１の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群Ｌ２の焦点距離
ＢＦ：前記第２レンズ群Ｌ２の最も像側の面から像面までの空気換算光路長
ｄ２Ｇ：前記第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の面から前記第２レンズ群Ｌ２の最も像側の面までの軸上厚
ｐ２１：前記第２レンズ群Ｌ２先頭の負屈折力レンズの像側の面のペッツバール値
Ｐ２：前記第２レンズ群Ｌ２のペッツバール和
β２：前記第２レンズ群Ｌ２の横倍率

条件式（１）は、全長短縮と良好な像面特性を両立するための、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２の適切な比率を規定するものである。条件式（１）の下限値を超えると、前記第２レンズ群Ｌ２の負屈折力が強くなり、全系のペッツバール和が負の値になり、良好な像面特性を得ることができない。条件式（１）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の収差補正能力が不足し、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の打ち消しあいによって高い光学性能と小型化を両立することが困難になる。

条件式（２）は、光学系のバックフォーカスと第２レンズ群Ｌ２の軸上厚の適切な比率を規定するものである。条件式（２）の下限値を超えると、バックフォーカスが短すぎるか、前記第２レンズ群の軸上厚が大きくなりすぎる。バックフォーカスが短い場合は、結像レンズと固体撮像素子の間に必要なフィルタ類の配置が困難になる。前記第２レンズ群Ｌ２の軸上厚が大きすぎる場合には、コンパクト化に反する。条件式（２）の上限値を超えると、前記第２レンズ群の軸上厚に比べバックフォーカスが長くなり光学系の全長短縮ができない。なお、ここで示すバックフォーカスとは、第２レンズ群Ｌ２と像面との間に挿入されたフィルタを空気換算し、第２レンズ群Ｌ２の最も像側の面から像面までを空気換算した軸上の光路長である。

条件式（３）は、２群先頭の負レンズの像側の面のペッツバール値を規定するものである。ここで第ν面のペッツバール値ｐνは以下の式で定義される。
ｐν＝−（１／Ｎ’ν−１／Ｎν）／ｒν
Ｎ’ν：第ν面の射出側媒質のｄ線の屈折率
Ｎν：第ν面の入射側媒質のｄ線の屈折率
ｒν：第ν面の近軸曲率半径

複数の面のペッツバール和は、各面のペッツバール値の和で与えられる。本発明の結像光学系においては、前記第１レンズ群Ｌ１は正、前記第２レンズ群Ｌ２は負のペッツバール和を持ち、互いに打ち消しあいの関係とすることで全系におけるペッツバール和を小さくし、像面湾曲を良好に補正している。前記第２レンズ群Ｌ２先頭の負レンズの像側の面は、曲率中心を結像点近傍に持つことから、小さな曲率半径であるにもかかわらず球面収差への影響を抑えながら、大きな負のペッツバール値を発生させることができる。そのため特に画角が６５度以上の広角レンズにおいては、像面湾曲補正に大きな効果がある。

条件式（３）の下限値を超えると、２群先頭の負レンズのペッツバール成分が小さく、２群内で発生する球面収差を抑制しながら像面湾曲を効果的に補正することができない。条件式（３）の上限値を超えると、２群先頭の負レンズの像側の面の収差負担が増えるため、製造敏感度が大きくなり、量産を前提とした製品設計として好ましくない。

条件式（４）は、前記第２レンズ群Ｌ２の倍率を規定するものである。条件式（４）の下限値を超えると、前記第１レンズ群Ｌ１がフォーカシングによって移動する量が増加するため、高速な合焦動作をおこなう妨げになる。また第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなるので第１レンズ群Ｌ１の十分なコンパクト化を達成することができない。

なお、上述した条件式（１）について、その下限値をさらに−０．６５とし、また、上限値をさらに−０．３５とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

また、本発明の結像光学系では、前記第１レンズ群前群Ｌ１Ｆは、光学系の全長を短縮するため、倍率色収差および歪曲収差補正のための最小構成とすることが望ましい。一方、第２レンズ群Ｌ２は像面近傍に配置されているため、構成の工夫により球面収差、および軸上色収差の補正効果を得るのが難しい。そのため、Ｆナンバー光線の高さが最も高くなる第１レンズ群後群Ｌ１Ｒで、球面収差および軸上色収差の補正を良好に行う必要がある。

また、全長が短縮された光学系において、第１レンズ群後群Ｌ１Ｒに、正の屈折力を持ったレンズが集中的に配置されているため、第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの各レンズが製造誤差によって偏芯した場合の性能低下が大きくなる。そのため、第１レンズ群後群Ｌ１Ｒ内での屈折力配置を適切に行い、諸収差の補正、及び製造敏感度の抑制を行う必要がある。

そこで、本発明の第２の発明は、本発明の第１の結像光学系において、以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系を提供する。
（５）０．９１＜ｈ１ＲＦ／ｈ１ＲＲ＜１．２３
ｈ１ＲＦ：無限共役における前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの最も物体側の面における近軸マージナル光線高さ
ｈ１ＲＲ：無限共役における前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの最も像側の面における近軸マージナル光線の高さ

条件式（５）は、諸収差の補正を効率よくおこない、且つ製造敏感度を抑制するために必要な屈折力配置を得るための式である。条件式（５）の下限値を超えると、前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの最も像側に位置するレンズにおけるＦナンバー光線高が高くなる。このとき、前記第２レンズ群に入射するＦナンバー光線高を十分に小さくするには、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きく取る必要があり、光学系の全長を短縮することができない。

条件式（５）の上限値を超えると、前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの最も物体側のレンズにおけるＦナンバー光線高が高くなる。このとき前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの物体側に正の屈折力を持ったレンズが集中する。しかし、前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの物体側の面のように絞りに近い面では、倍率色収差や非点収差、像面湾曲といった軸外収差成分をバランスよく補正することができず、必然的に非球面の像面湾曲補正の負担が増大する。このとき、偏芯等の製造誤差が発生すると、性能低下が著しく、量産を前提とした製品設計として好ましくない。

なお、上述した条件式（５）について、その下限値をさらに１．００に、また、上限値をさらに１．１５とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

以下に、本発明の結像光学系に係る実施例のレンズ構成について説明する。なお、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順に記載する。

各数値実施例において、レンズ諸元中の番号は物体側からのレンズの面番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎｄはｄ線の屈折率、ｖｄはｄ線のアッベ数、物面の距離は被写体からレンズ第１面までの距離を示す。また、焦点距離、バックフォーカス、倍率等、レンズ諸元から導出される値についても、特記のない限りｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）についての値である。図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれのスペクトル線での波長に対する収差であり、ΔＳはサジタル像面、ΔＭはメリジオナル像面を示す。

なお、以下の全ての諸元の値において、記載している焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、レンズ面間隔ｄ、その他の長さの単位は特記のない限りミリ（ｍｍ）を使用するが、光学系では比例拡大と比例縮小とにおいても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。

［非球面係数］は、［レンズ諸元］において＊を付したレンズ面の非球面形状を与える非球面係数を示している。非球面の形状は、光軸に直行する方向への光軸からの変位をｙ、非球面と光軸の交点から光軸方向への変位（サグ量）をｚ、基準球面の曲率半径をｒ、コーニック係数をＫ、４、６、８、１０次の非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０と置くとき、非球面の座標が以下の式で表されるものとする。

（実施例１）

図１は、本発明の実施例１の結像光学系のレンズ構成図である。

第１レンズ群Ｌ１は、絞りを挟んで物体側に配置された第１レンズ群前群Ｌ１Ｆと像側に配置された第１レンズ群後群Ｌ１Ｒとで構成されている。前記第１レンズ群前群Ｌ１Ｆは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１と像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ２で構成されており、全体として負の屈折力を持っている。前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒは、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ３、負レンズＧ４および正レンズＧ５の接合レンズおよび、正レンズＧ６で構成されており、全体として正の屈折力を持っている。第１レンズ群Ｌ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

第２レンズ群Ｌ２は、像側に凹面を向けた負レンズＧ７と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ８と正レンズＧ９から構成されており、全体として負の屈折力を持っている。また、前記Ｇ６の像側レンズ面と、前記Ｇ９の物体側レンズ面は、それぞれ所定の非球面形状となっている。

また、レンズ構成図において、最も像側に配置された平行平面板はフィルタＦであり、前記第２レンズ群Ｌ２には含めない。フィルタＦはＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の光学フィルタであり、本発明に係る結像光学系が適用される撮像装置に応じて、その特性が適宜選択される。

続いて、以下に実施例１に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 20.0954 0.9000 1.49700 81.61
2 8.1844 2.2118
3 26.5180 2.1036 1.80420 46.50
4 193.1086 3.0217
5(絞り) ∞ 2.7142
6 -70.2716 2.7150 1.77250 49.62
7 -14.6869 1.8071
8 -10.3470 0.8000 1.74077 27.76
9 153.5401 4.8284 1.77250 49.62
10 -12.0790 0.1500
11 26.9214 4.4859 1.77250 49.47
12※ -33.2014 d12
13 -298.3574 0.8000 1.58144 40.89
14 13.4220 5.7569
15 -16.0024 0.8500 1.69895 30.05
16 -64.6826 0.1500
17※ 43.1604 4.5623 1.80610 40.73
18 -98.5729 1.0000
19 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
20 ∞ 4.9341
像面 ∞

[非球面データ]
12面 17面
K 0.0000 0.0000
A4 5.49676E-05 -9.73940E-06
A6 -1.40660E-07 -3.95253E-08
A8 2.83892E-09 7.43015E-10
A10 -1.29373E-11 -1.33418E-12

[各種データ]
INF
焦点距離 18.82
Fナンバー 2.91
全画角2ω 75.37
像高Y 14.20
レンズ全長 45.99 (フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d12 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 10.38
L2 13 -20.25

（実施例２）

図４は、本発明の実施例２の結像光学系のレンズ構成図である。

第１レンズ群Ｌ１は、絞りを挟んで物体側に配置された第１レンズ群前群Ｌ１Ｆと像側に配置された第１レンズ群後群Ｌ１Ｒで構成されている。前記第１レンズ群前群Ｌ１Ｆは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ１と像側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズＧ２で構成されており、全体として負の屈折力を持っている。前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒは、物体側から順に正レンズＧ３および負レンズＧ４の接合レンズ、正レンズＧ５、および正レンズＧ６で構成されており、全体として正の屈折力を持っている。第１レンズ群Ｌ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

第２レンズ群Ｌ２は、像側に凹面を向けた負レンズＧ７と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ８と正レンズＧ９から構成されており、全体として負の屈折力を持っている。また、前記Ｇ６の像側レンズ面と、前記Ｇ９の像側レンズ面は、それぞれ所定の非球面形状となっている。

続いて、以下に実施例２に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 22.8995 2.8960 1.88300 40.80
2 35.0556 0.3143
3 15.1089 0.8500 1.43700 95.10
4 6.1313 6.7781
5(絞り) ∞ 2.4950
6 65.0593 4.4641 1.80420 46.50
7 -7.7816 0.8500 1.69895 30.05
8 61.0517 1.2656
9 105.4112 3.1231 1.77250 49.62
10 -21.2969 0.1500
11 97.7122 3.6886 1.77250 49.47
12※ -23.0846 d12
13 -26985.9548 0.9000 1.51742 52.15
14 14.4415 5.4426
15 -16.9615 0.9000 1.71736 29.50
16 -60.6864 0.1500
17 41.8517 4.7098 1.77250 49.47
18※ -95.6276 1.1710
19 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
20 ∞ 4.9636
像面 ∞

[非球面データ]
12面 18面
K 0.0000 0.0000
A4 6.09021E-05 1.40677E-05
A6 -1.36851E-07 3.05106E-08
A8 4.36767E-09 -5.74344E-10
A10 -2.32112E-11 6.16608E-13

[各種データ]
INF
焦点距離 18.8353
Fナンバー 2.91
全画角2ω 75.16
像高Y 14.20
レンズ全長 47.989(フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d12 1.6770

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 11.49
L2 13 -26.68

（実施例３）

図７は、本発明の実施例３の結像光学系のレンズ構成図である。

続いて、以下に実施例３に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 22.6401 2.6730 1.88300 40.80
2 38.1821 0.3000
3 15.1534 0.9000 1.43700 95.10
4 5.8880 5.6128
5(絞り) ∞ 2.7840
6 121.5872 5.7400 1.80420 46.50
7 -6.9293 0.8500 1.69895 30.05
8 -209.8959 1.0767
9 723.7642 2.4097 1.77250 49.62
10 -30.1187 0.1500
11 132.6650 3.6631 1.77250 49.47
12※ -19.7963 d12
13 29.5648 0.9000 1.60342 38.01
14 12.4422 6.7895
15 -12.3289 0.9000 1.53172 48.84
16 -24.4286 0.1500
17 77.9265 3.9012 1.69350 53.20
18※ -272.1783 1.0000
19 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
20 ∞ 4.9461
像面 ∞

[非球面データ]
12面 18面
K 0.0000 0.0000
A4 6.39161E-05 -2.17666E-05
A6 1.50647E-08 3.89433E-08
A8 1.77865E-09 -7.55027E-11
A10 -5.12961E-12 -1.85071E-12

[各種データ]
INF
焦点距離 18.83
Fナンバー 2.91
全画角2ω 75.10
像高Y 14.20
レンズ全長 46.95 (フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d12 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 11.96
L2 13 -26.79

（実施例４）

図１０は、本発明の実施例４の結像光学系のレンズ構成図である。

第２レンズ群Ｌ２は、像側に凹面を向けた負レンズＧ７と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ８と正レンズＧ９から構成されており、全体として負の屈折力を持っている。前記Ｇ６の像側レンズ面と、前記Ｇ９の物体側レンズ面はそれぞれ所定の非球面形状となっている。

続いて、以下に実施例４に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 22.6100 2.8300 1.88300 40.80
2 39.3700 0.3000
3 14.8100 0.9000 1.43700 95.10
4 5.7900 6.1000
5(絞り) ∞ 2.2000
6 194.0000 5.8000 1.80420 46.50
7 -6.8400 0.8500 1.69895 30.05
8 -245.0000 1.0400
9 223.5000 2.4000 1.77250 49.62
10 -28.9300 0.1500
11 119.0000 3.5800 1.77377 47.17
12※ -19.9400 d12
13 31.8100 0.9000 1.60342 38.01
14 12.5000 6.6300
15 -11.3800 0.9000 1.54072 47.20
16 -23.9100 0.1500
17※ 90.3800 4.1200 1.69350 53.20
18 -95.6700 1.0000
19 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
20 ∞ 4.9327
像面 ∞

[非球面データ]
12面 17面
K 0.0000 0.0000
A4 6.56730E-05 2.60540E-05
A6 -9.61790E-08 -1.17690E-07
A8 3.41610E-09 7.28490E-10
A10 -1.49310E-11 -1.00900E-12

[各種データ]
INF
焦点距離 18.82
Fナンバー 2.89
全画角2ω 75.18
像高Y 14.20
レンズ全長 46.98 (フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d12 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 11.71
L2 13 -26.50

（実施例５）

図１３は、本発明の実施例５の結像光学系のレンズ構成図である。

第１レンズ群Ｌ１は、絞りを挟んで物体側に配置された第１レンズ群前群Ｌ１Ｆと像側に配置された第１レンズ群後群Ｌ１Ｒで構成されている。前記第１レンズ群前群Ｌ１Ｆは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ１と像側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズＧ２で構成されており、全体として負の屈折力を持っている。前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒは、物体側から順に負レンズＧ３および正レンズＧ４の接合レンズ、負レンズＧ５および正レンズＧ６の接合レンズ、正レンズＧ７で構成されており、全体として正の屈折力を持っている。第１レンズ群Ｌ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

第２レンズ群Ｌ２は、像側に凹面を向けた負レンズＧ８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ９と正メニスカスレンズＧ１０から構成されており、全体として負の屈折力を持っている。前記Ｇ７の像側レンズ面は所定の非球面形状となっている。

続いて、以下に実施例５に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 25.0948 2.5938 1.88300 40.80
2 38.7983 0.1500
3 14.0903 0.9000 1.48749 70.44
4 6.1389 6.6762
5(絞り) ∞ 2.5332
6 116.9050 0.9000 1.68893 31.16
7 25.2369 3.4169 1.72916 54.67
8 -16.0554 1.0872
9 -20.0768 0.9000 1.76182 26.61
10 39.0305 4.8297 1.88300 40.80
11 -17.8073 0.1500
12 95.9869 3.4560 1.49710 81.56
13※ -23.2818 d13
14 43.7124 0.9000 1.54814 45.82
15 14.1376 6.5149
16 -12.5190 0.9995 1.68893 31.16
17 -30.0674 0.1500
18 34.2954 3.3347 1.88300 40.80
19 105.4411 1.1394
20 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
21 ∞ 5.2360
像面 ∞

[非球面データ]
13面
K 0.0000
A4 7.24314E-05
A6 2.11251E-07
A8 -3.15471E-10
A10 1.01050E-11

[各種データ]
INF
焦点距離 18.87
Fナンバー 2.92
全画角2ω 75.05
像高Y 14.20
レンズ全長 48.09 (フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d13 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 11.99
L2 14 -24.25

（実施例６）

図１６は、本発明の実施例６の結像光学系のレンズ構成図である。

第２レンズ群Ｌ２は、像側に凹面を向けた負レンズＧ８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ９と正メニスカスレンズＧ１０から構成されており、全体として負の屈折力を持っている。前記Ｇ７の像側レンズ面は、所定の非球面形状となっている

続いて、以下に実施例６に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 26.8410 2.5073 1.88300 40.80
2 40.4961 0.1500
3 14.7135 0.9000 1.48749 70.44
4 6.4234 6.7547
5(絞り) ∞ 2.5203
6 119.1274 0.9000 1.69895 30.05
7 23.6034 3.2963 1.77250 49.62
8 -17.5647 1.3107
9 -17.9399 0.9000 1.68893 31.16
10 30.9209 5.2364 1.77250 49.62
11 -16.2476 0.1500
12 120.9591 3.4138 1.49710 81.56
13※ -23.9385 d13
14 25.2557 0.9000 1.54814 45.82
15 13.2068 6.6677
16 -13.2948 0.9997 1.68893 31.16
17 -42.6462 0.1500
18 33.1224 3.4231 1.88300 40.80
19 100.5178 1.1755
20 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
21 ∞ 4.9925
像面 ∞

[非球面データ]
13面
K 0.0000
A4 6.70219E-05
A6 2.28621E-07
A8 -3.04912E-10
A10 1.06826E-11

[各種データ]
INF
焦点距離 18.87
Fナンバー 2.90
全画角2ω 74.78
像高Y 14.20
レンズ全長 48.55 (フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d13 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 12.73
L2 14 -26.42

（実施例７）

図１９は、本発明の実施例７の結像光学系のレンズ構成図である。

第２レンズ群Ｌ２は、像側に凹面を向けた負レンズＧ８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ９と正メニスカスレンズＧ１０から構成されており、全体として負の屈折力を持っている。前記Ｇ７の像側レンズ面は、所定の非球面形状となっている。

続いて、以下に実施例７に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 24.9560 3.0916 1.88300 40.80
2 46.8050 1.0606
3 15.0972 0.9000 1.43700 95.10
4 5.8542 6.4329
5(絞り) ∞ 2.2514
6 -5503.0384 5.7000 1.80420 46.50
7 -6.8400 0.8500 1.69895 30.05
8 -1325.0038 0.9908
9 108.5955 2.1592 1.77250 49.62
10 -52.8105 0.1500
11 62.6189 4.0585 1.77377 47.17
12※ -18.1527 d12
13 24.2294 0.9000 1.60342 38.01
14 12.1541 7.4220
15 -10.9994 0.9000 1.54072 47.20
16 -17.6825 0.1500
17※ 508.5766 3.6812 1.69350 53.20
18 -96.1070 1.0000
19 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
20 ∞ 4.9059
像面 ∞

[非球面データ]
12面 17面
K 0.0000 0.0000
A4 6.92392E-05 3.32421E-05
A6 -5.26230E-08 -5.92006E-08
A8 1.39469E-09 2.00327E-10
A10 -2.62432E-12 5.01307E-13

[各種データ]
INF
焦点距離 18.80
Fナンバー 2.87
全画角2ω 75.28
像高Y 14.20
レンズ全長 48.80 (フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d12 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 12.26
L2 13 -30.20

（実施例８）

図２２は、本発明の実施例８の結像光学系のレンズ構成図である。

第１レンズ群Ｌ１は、絞りを挟んで物体側に配置された第１レンズ群前群Ｌ１Ｆと像側に配置された第１レンズ群後群Ｌ１Ｒで構成されている。
前記第１レンズ群前群Ｌ１Ｆは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＧ１と像側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズＧ２で構成されており、全体として負の屈折力を持っている。
前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒは、物体側から順に正レンズＧ３および負レンズＧ４の接合レンズ、正レンズＧ５、および正レンズＧ６で構成されており、全体として正の屈折力を持っている。
第１レンズ群Ｌ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。
第２レンズ群Ｌ２は、像側に凹面を向けた負レンズＧ７と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ８と正レンズＧ９から構成されており、全体として負の屈折力を持っている。
また、前記Ｇ６の像側レンズ面と、前記Ｇ９の物体側レンズ面はそれぞれ所定の非球面形状となっている。

続いて、以下に実施例８に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 19.1408 2.5442 1.91082 35.25
2 26.7133 0.3000
3 12.3335 0.9000 1.49700 81.61
4 6.1263 5.5280
5(絞り) ∞ 2.1093
6 69.3729 5.9807 1.80420 46.50
7 -6.9864 0.8500 1.69895 30.05
8 512.1075 1.5362
9 -65.3504 2.2495 1.77250 49.62
10 -22.4550 0.1863
11 47.6244 3.9844 1.77377 47.17
12※ -19.9916 d12
13 108.7191 0.9000 1.58144 40.89
14 13.4250 6.1367
15 -12.5560 0.9000 1.51742 52.15
16 -47.2530 0.1500
17※ 50.8110 4.5447 1.69350 53.20
18 -97.3258 1.0000
19 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
20 ∞ 4.9999
像面 ∞

[非球面データ]
12面 17面
K 0.0000 0.0000
A4 6.83189E-05 8.27997E-06
A6 -4.47472E-08 -4.31204E-08
A8 2.77210E-09 5.34121E-10
A10 -1.34016E-11 -1.06057E-12

[各種データ]
INF
焦点距離 20.60
Fナンバー 2.92
全画角2ω 70.24
像高Y 14.20
レンズ全長 47.00 (フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d12 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 11.70
L2 13 -21.50

（実施例９）

図２５は、本発明の実施例９の結像光学系のレンズ構成図である。

第２レンズ群Ｌ２は、像側に凹面を向けた負レンズＧ７と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ８と正レンズＧ９から構成されており、全体として負の屈折力を持っている。また、前記Ｇ６の像側レンズ面と、前記Ｇ９の物体側レンズ面はそれぞれ所定の非球面形状となっている。

続いて、以下に実施例９に係る結像光学系の諸元値を示す。

単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ d0
1 23.1241 2.5825 1.91082 35.25
2 35.7277 0.3000
3 12.0289 0.9000 1.49700 81.61
4 6.3029 6.5445
5(絞り) ∞ 2.2436
6 98.2128 5.7000 1.80420 46.50
7 -7.4237 0.8500 1.69895 30.05
8 132.9368 1.3388
9 -915.9141 2.2241 1.77250 49.62
10 -31.4135 0.1500
11 39.4101 4.2627 1.77377 47.17
12※ -18.1045 d12
13 447.5307 0.9000 1.58144 40.89
14 14.2013 6.0397
15 -11.8116 0.9000 1.51742 52.15
16 -80.1368 0.1500
17※ 41.0194 4.7142 1.69350 53.20
18 -95.7341 1.0000
19 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
20 ∞ 4.9999
像面 ∞

[非球面データ]
12面 17面
K 0.0000 0.0000
A4 8.02545E-05 6.38330E-06
A6 -1.51614E-07 -7.90734E-08
A8 2.98313E-09 5.69026E-10
A10 -1.53012E-11 -1.40238E-12

[各種データ]
INF
焦点距離 20.60
Fナンバー 2.92
全画角2ω 70.24
像高Y 14.20
レンズ全長 48.00 (フィルタ込）

[可変間隔データ]
INF
d0 ∞
d12 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 11.19
L2 13 -18.99

また、これらの各実施例における条件式の対応値の一覧を示す。

[条件式対応値]
条件式＼実施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9
(1)-0.70＜f1/f2＜-0.30 -0.51 -0.43 -0.45 -0.44 -0.49 -0.48 -0.41 -0.54 -0.59
(2)0.43＜BF/d2G＜0.73 0.55 0.57 0.53 0.53 0.60 0.57 0.51 0.54 0.53
(3)0.60＜p21/P2＜1.50 0.83 0.89 1.22 1.17 0.94 1.10 1.38 0.86 0.73
(4)1.4＜β2 1.81 1.64 1.57 1.61 1.57 1.48 1.53 1.76 1.84
(5)0.91＜h1RF/h1RR＜1.23 1.12 1.09 1.05 1.05 1.13 1.12 1.01 1.10 1.10

Ｌ１第１レンズ群
Ｌ１Ｆ第１レンズ群前群
Ｌ１Ｒ第１レンズ群後群
Ｌ２第２レンズ群
Ｓ開口絞り
Ｆフィルタ

Claims

物体側から像側に順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｌ２とからなり、
前記第１レンズ群Ｌ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、光軸に沿って像側から物体側へ移動し、
前記第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側に順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群前群Ｌ１Ｆと、開口絞りＳと、正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｌ１Ｒとからなり、
前記第１レンズ群前群Ｌ１Ｆは、正レンズと負レンズとを少なくとも１枚ずつ有し、
前記第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、および正レンズより構成され、以下の条件式（１）乃至（４）を満足することを特徴とする結像光学系。

（１） −０．７０＜ｆ１／ｆ２＜−０．３０
（２）０．４３＜ＢＦ／ｄ２Ｇ＜０．７３
（３）０．６０＜ｐ２１／Ｐ２＜１．５０
（４）１．４＜β２

ｆ１：前記第１レンズ群Ｌ１の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群Ｌ２の焦点距離
ＢＦ：前記第２レンズ群Ｌ２の最も像側の面から像面までの空気換算光路長
ｄ２Ｇ：前記第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の面から前記第２レンズ群Ｌ２の最も像側の面までの軸上厚
ｐ２１：前記第２レンズ群Ｌ２先頭の負屈折力レンズの像側の面のペッツバール値
Ｐ２：前記第２レンズ群Ｌ２のペッツバール和
β２：前記第２レンズ群Ｌ２の横倍率

ただし、第ν面のペッツバール値ｐνは以下の式で定義される。
ｐν＝−（１／Ｎ'ν−１／Ｎν）／ｒν
Ｎ'ν：第ν面の射出側媒質のｄ線の屈折率
Ｎν：第ν面の入射側媒質のｄ線の屈折率
ｒν：第ν面の近軸曲率半径
前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒは、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１記載の結像光学系。

（５）０．９１＜ｈ１ＲＦ／ｈ１ＲＲ＜１．２３

ｈ１ＲＦ：無限共役における前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの最も物体側の面における近軸マージナル光線の高さ
ｈ１ＲＲ：無限共役における前記第１レンズ群後群Ｌ１Ｒの最も像側の面における近軸マージナル光線の高さ