JP6000842B2 - 結像光学系 - Google Patents
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Description
本発明はデジタルカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置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の普及と同時に、撮像素子の画素数の増加が急速に進んでいる。更に、近年では高画質を得るために大型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出来る。そのため、より高性能な結像光学系が求められている。このように大型撮像素子に対応し、さらに対角線画角３０°付近の中望遠の結像光学系が特許文献１乃至特許文献３に開示されている。
また近年、高画質であることに加えて携行性に優れた撮像装置が消費者に求められている。そのため、撮像装置に組み合わされる結像光学系においても、全長の小型化が求められている。特に、所謂中望遠または望遠の結像光学系は全長が大きくなりやすいため、全長の小型化が大きな課題となる。
さらに、レンズ交換を行わないレンズ固定式デジタルスチルカメラにおいては開口絞りに隣接してシャッターを設けるレンズシャッターが主流となっている。レンズシャッターはストロボのシンクロ速度の制限が無く、さらには動作音が静かであるなどの利点を有する。しかし、シャッターの口径が大きくなるとシャッタースピードに制限が出てしまうという欠点がある。望遠または大口径の結像光学系においては速いシャッタースピードが求められる。そのため、望遠または大口径の結像光学系においてレンズシャッターを採用した場合、開口絞り近傍で光束系が抑制されることが求められている。
そこで本発明は上記の課題に鑑み、対角線画角３０°付近の中望遠の画角において、全長の小型化及び開口絞りの小径化を行いつつ高性能な結像光学系を提供することを目的とする。
本発明は、以下の手段によって上記課題を解決する。
前述の課題を解決するための手段である第１の発明は、物体側より順に開口絞りＳを含み正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２より構成され、前記第１レンズ群Ｇ１は、前記開口絞りＳより物体側の正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、前記開口絞りＳより像側の正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂより構成され、前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａは正レンズＬＰ１と、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズＤＢ１からなり、前記接合レンズＤＢ１は前記正レンズＬＰ１より像側に配置され、無限遠から近距離へのフォーカシングに伴って前記第１レンズ群Ｇ１が物体側へ移動し、以下に示す条件式（１）乃至（６）を満足することを特徴とする結像光学系である。
（１） ０．６０＜φＡ／φＥＮＰ＜０．７０
（２） ０．８０＜ｆ／ｆ１ａ＜１．１０
（３） １．３０＜ｆ／ｆ１＜１．５０
（４） ＮｄＬＰ１＞１．８５
（５） ＶｄＤＢ１＞６５
（６） ０．３６５＜ＥＮＰ／ｆ＜０．４００
φＡ：前記開口絞りＳにおける軸上光束の直径
φＥＮＰ：入射瞳の直径
ｆ：結像光学系全系の無限遠合焦時の合成焦点距離
ｆ１ａ：前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの合成焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離
ＮｄＬＰ１：前記正レンズＬＰ１の硝材のｄ線の屈折率
ＶｄＤＢ１：前記接合レンズＤＢ１を構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数
ＥＮＰ：無限遠合焦時において、結像光学系の最も物体側の面の光軸との交点から入射瞳面までの長さ
（１） ０．６０＜φＡ／φＥＮＰ＜０．７０
（２） ０．８０＜ｆ／ｆ１ａ＜１．１０
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（４） ＮｄＬＰ１＞１．８５
（５） ＶｄＤＢ１＞６５
（６） ０．３６５＜ＥＮＰ／ｆ＜０．４００
φＡ：前記開口絞りＳにおける軸上光束の直径
φＥＮＰ：入射瞳の直径
ｆ：結像光学系全系の無限遠合焦時の合成焦点距離
ｆ１ａ：前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの合成焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離
ＮｄＬＰ１：前記正レンズＬＰ１の硝材のｄ線の屈折率
ＶｄＤＢ１：前記接合レンズＤＢ１を構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数
ＥＮＰ：無限遠合焦時において、結像光学系の最も物体側の面の光軸との交点から入射瞳面までの長さ
また、前述の課題を解決するための手段である第２の発明は、第１の発明である結像光学系であって、さらに前記第２レンズ群の最も像側のレンズは、少なくとも１面が凸面であり、光軸からの距離が大きくなるに従って正の屈折力が強くなる形状の非球面であることを特徴とする結像光学系である。
そこで本発明は、上記の課題に鑑み、対角線画角３０°付近の中望遠の画角において、全長の小型化及び開口絞りの小径化を行いつつ高性能な結像光学系を提供することができる。
本発明の結像光学系は、第１の発明として、図１、図６、図１１、及び図１６に示す本発明の実施例１から実施例４の結像光学系のレンズ構成図からわかるように、物体側より順に開口絞りＳを含み正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２より構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに伴って前記第１レンズ群Ｇ１が物体側へ移動する構成となっている。
本発明の結像光学系は、正の屈折力を有する前記第１レンズ群Ｇ１と負の屈折力を有する前記第２レンズ群Ｇ２より構成され、全体として望遠型の屈折力配置である。このような構成は、全長の小型化に寄与する。さらに、前記第２レンズ群Ｇ２の結像倍率が+１．０より大きいため、前記第１レンズ群Ｇ１をフォーカスレンズ群として用いることで、全体繰り出しよりも移動量を抑制することができ近距離撮影時の全長の小型化ができる。さらに、フォーカス駆動機構の小型化に有利である。
また、本発明の結像光学系は、第１の発明として、前記第１レンズ群Ｇ１は、前記開口絞りＳより物体側の正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、前記開口絞りＳより像側の正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとからなる構成となっている。
本発明の結像光学系は、前記開口絞りＳの位置をなるべく物体側に寄せながら前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの屈折力を全系の屈折力に比べて大きく設定するとともに、前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの物体側に正レンズを多く配置する構成となっている。これは、前記開口絞りＳの小径化のためである。前記開口絞りＳの径を抑制してレンズシャッターのシャッタースピードの高速化を実現するためには、前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａのみの作用によって軸上光線高を下げなければならない。前記開口絞りＳをなるべく像側に配置すると軸上光線高の削減は達成可能だが、結像光学系中の物体寄りのレンズでの周辺主光線の光線高が高くなり、製造誤差による偏芯に伴う非点収差及び像面湾曲の変動が大きくなって、製造時に高い性能を維持することが難しくなる。
そこで、本発明の結像光学系は、前記第１レンズ群Ｇ１は、前記開口絞りＳより物体側に配置され、正の屈折力を有する前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、前記開口絞りＳより像側に配置され、正の屈折力を有する前記第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとからなる構成とした。
さらに、本発明の結像光学系は、前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａは正レンズＬＰ１と、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズＤＢ１とを有し、前記接合レンズＤＢ１は前記正レンズＬＰ１より像側に配置される構成とした。
本発明の結像光学系は、大きな屈折力を有する前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａで発生する倍率色収差、コマ収差、非点収差等を補正する必要がある。そこで、前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａ内に負の屈折力を備え、高性能化を図るとともに前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａを望遠型の屈折力配置の構成とすることで前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの全長を抑制することが可能となり、本発明の結像光学系の全長の小型化に寄与する。
また、本発明の結像光学系は、以下に示す条件式（１）乃至（６）を満足することを特徴とする。
（１） ０．６０＜φＡ／φＥＮＰ＜０．７０
（２） ０．８０＜ｆ／ｆ１ａ＜１．１０
（３） １．３０＜ｆ／ｆ１＜１．５０
（４） ＮｄＬＰ１＞１．８５
（５） ＶｄＤＢ１＞６５
（６） ０．３６５＜ＥＮＰ／ｆ＜０．４００
ただし、
φＡ：前記開口絞りＳにおける軸上光束の直径
φＥＮＰ：入射瞳の直径
ｆ：結像光学系全系の無限遠合焦時の合成焦点距離
ｆ１ａ：前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの合成焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離
ＮｄＬＰ１：前記正レンズＬＰ１の硝材のｄ線の屈折率
ＶｄＤＢ１：前記接合レンズＤＢ１を構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数
ＥＮＰ：無限遠合焦時において、結像光学系の最も物体側の面の光軸との交点から入射瞳面までの長さ
（１） ０．６０＜φＡ／φＥＮＰ＜０．７０
（２） ０．８０＜ｆ／ｆ１ａ＜１．１０
（３） １．３０＜ｆ／ｆ１＜１．５０
（４） ＮｄＬＰ１＞１．８５
（５） ＶｄＤＢ１＞６５
（６） ０．３６５＜ＥＮＰ／ｆ＜０．４００
ただし、
φＡ：前記開口絞りＳにおける軸上光束の直径
φＥＮＰ：入射瞳の直径
ｆ：結像光学系全系の無限遠合焦時の合成焦点距離
ｆ１ａ：前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの合成焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離
ＮｄＬＰ１：前記正レンズＬＰ１の硝材のｄ線の屈折率
ＶｄＤＢ１：前記接合レンズＤＢ１を構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数
ＥＮＰ：無限遠合焦時において、結像光学系の最も物体側の面の光軸との交点から入射瞳面までの長さ
条件式（１）は、レンズシャッターのシャッタースピードの高速化と良好な光学性能を得るための好ましい条件として、開口絞りＳにおける軸上光束の直径と入射瞳の直径の比を規定するものである。
条件式（１）の上限値を上回った場合、開口絞りＳにおける軸上光線径の抑制が不十分であって、絞り開放でのレンズシャッターのシャッタースピードの高速化に支障が出るため好ましくない。
条件式（１）の下限値を下回った場合、軸上光線径の抑制のために第１レンズ群前群Ｇ１Ａの屈折力が大きくなりすぎ、球面収差、コマ収差、非点収差、倍率色収差等の諸収差の補正が難しくなる。また第１レンズ群前群Ｇ１Ａの製造誤差に対する非点収差をはじめとする諸収差の変動も高くなってしまい光学性能に好ましくない。
なお、条件式（１）について、望ましくはその上限値を０．６５とすると開口絞りＳにおける軸上光束の直径が抑制でき、シャッタースピードの高速化をより確実に実現できる。また、さらに条件式（１）について、その下限値を０．６１とすることで収差補正の効果をより確実にできる。
条件式（２）は、開口絞りＳの小型化と光学性能確保のための好ましい条件として、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの焦点距離と全系の焦点距離の比を規定するものである。前述のように開口絞りＳを第１レンズ群前群Ｇ１Ａから像側に遠ざければ開口絞りＳでの軸上光束径を小さくすることができるが、第１レンズ群前群Ｇ１Ａでの周辺主光線の光線高が上がって第１レンズ群前群Ｇ１Ａの偏芯に対する非点収差・像面湾曲の変動の感度が高くなる。
条件式（２）の上限値を上回って第１レンズ群前群Ｇ１Ａの屈折力が強くなると、球面収差、コマ収差、非点収差の抑制が困難となるため光学性能に好ましくない。
条件式（２）の下限値を下回って第１レンズ群前群Ｇ１Ａの屈折力が弱くなると、開口絞りＳでの軸上光束径維持のために開口絞りＳを第１レンズ群前群Ｇ１Ａから離して配置しなくてはならず、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの偏芯に対する非点収差・像面湾曲の変動の感度が高くなるため光学性能に好ましくない。
なお、条件式（２）について、さらにその下限値を０．８５に、また、さらに上限値を１．０８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。
条件式（３）は、光学系全長の小型化について好ましい条件として、第１レンズ群の焦点距離と全系の焦点距離の比を規定したものである。
条件式（３）の上限値を上回って第１レンズ群の屈折率が強くなると望遠型の屈折力配置が強くなりすぎるため、倍率色収差等の抑制が難しくなるほか、第２レンズ群の結像倍率が上がって第１レンズ群内の製造誤差による収差変動が第２レンズ群で拡大され、収差変動感度が高くなりすぎるため好ましくない。
条件式（３）の下限値を下回って第１レンズ群の屈折力が弱くなると望遠型の屈折力配置が弱まって光学系全長の短縮に不利となるほか、近距離へのフォーカシングに伴う第１レンズ群Ｇ１の移動量が大きくなって駆動機構の大型化を招き、またアクチュエータへの負担も大きくなるため光学系全長の小型化に好ましくない。
なお、条件式（３）について、さらにその下限値を１．３５に、また、さらに上限値を１．４５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。
条件式（４）は、結像光学系の収差補正に関する好ましい条件として、第１レンズ群前群Ｇ１Ａ中の正レンズＬＰ１の硝材の屈折率を規定したものである。
条件式（４）の下限値を下回るとＬＰ１の曲率がきつくなるため球面収差やコマ収差の補正が難しくなり、またペッツバール和も増大してしまうため光学性能に好ましくない。
なお、条件式（４）について、さらにその下限値を１．８８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。
条件式（５）は、結像光学系全系の色収差の補正に関する好ましい条件として、第１レンズ群前群Ｇ１Ａ中の接合レンズＤＢ１を構成する正レンズのアッベ数を規定したものである。
条件式（５）の下限値を下回ると第１レンズ群前群Ｇ１Ａでの色収差の抑制が難しくなるため光学性能に好ましくない。
なお、条件式（５）について、さらにその下限値を６７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。
条件式（６）は、開口絞りＳの小型化と収差補正の両立に関する好ましい条件として、入射瞳位置と全系の焦点距離の比を規定している。
前述のように単に開口絞りＳでの光束径を下げようとするならば開口絞りＳをなるべく像側に配置して入射瞳位置をより像側にすると良いが、条件式（６）の上限値を上回って入射瞳を像側に位置させると第１レンズ群前群Ｇ１Ａでの周辺主光線の光線高が上がって第１レンズ群前群Ｇ１Ａの偏芯に対する非点収差・像面湾曲の変動の感度が高くなるため好ましくない。また、条件式（６）の下限値を下回って入射瞳を物体側に位置させると、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの屈折力が強くなりすぎて球面収差、コマ収差等の補正が難しくなる。
なお、条件式（６）について、さらにその下限値を０．３７０に、また、さらに上限値を０．３９５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、本発明の第２の発明である結像光学系においては、第２レンズ群の最も像側のレンズの少なくともいずれか１面は凸面であって、かつ光軸からの距離が大きくなるに従って正の屈折力が強くなる形状の非球面であることを特徴とする。
結像光学系の第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズに非球面を用いることで、特に歪曲収差を良好に補正することができる。より開口絞りＳに近く、軸上光束径の大きい面に用いれば球面収差やコマ収差の補正にも効果的である一方、非球面の形状及び傾きの誤差に対する球面収差やコマ収差の感度も高くなる。軸上光束が最も小さく収束している第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面に用いることで非球面の製造誤差による性能低下も避けることができる。
本発明の結像光学系は全体として望遠型の屈折力配置となっているため、糸巻き型の歪曲が発生しやすい。この補正のためには第２レンズ群の最も像側のレンズの少なくとも１面を凸面とし、非球面の形状を光軸からの距離が大きくなるに従って正の屈折力が強くなるように構成することが有効である。
次に、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番で記載する。
また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（波長５８９．３ｎｍ）の屈折率、ｖｄはｄ線のアッベ数、有効半径は光線高を示す。また、物面の距離は被写体からレンズ第１面までの距離を示し、面番号に付した（絞り）は、その位置に開口絞りが位置していることを示している。平面又は開口絞りに対する曲率半径には、∞（無限大）を記入している。図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれ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。
面番号に付した＊（アスタリスク）は、そのレンズ面形状が非球面であることを示している。また、ＢＦはバックフォーカスを表している。
面番号に付した（絞り）は、その位置に開口絞りが位置していることを示している。平面又は開口絞りに対する曲率半径には∞（無限大）を記入している
［非球面データ］は、［レンズデータ］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。
［各種データ］には、撮影距離がＩＮＦと撮影倍率１０倍時（β＝｜１０｜）の焦点距離等の値を示している。
［可変間隔データ］には、撮影距離がＩＮＦと撮影倍率１０倍時（β＝｜１０｜）の可変面間隔及びＢＦ（バックフォーカス）の値を示している。
［レンズ群データ］には、各レンズ群を構成する最も物体側の面番号及び群全体の合成焦点距離を示している。
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メートル（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
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Ｇ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、開口絞りＳと、
正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとで構成され、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、無限遠方から近距離へのフォーカシングに伴って物体側へ移動する。正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬＰ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との接合レンズＤＢ１とから構成される。正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、両凹レンズＬ４と両凸レンズＬ５との接合レンズと、両凸レンズＬ６より構成される。
正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとで構成され、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、無限遠方から近距離へのフォーカシングに伴って物体側へ移動する。正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬＰ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との接合レンズＤＢ１とから構成される。正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、両凹レンズＬ４と両凸レンズＬ５との接合レンズと、両凸レンズＬ６より構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、両凸レンズＬ１０より構成され、全体として負の屈折力を有する。
また、正レンズＬ１０の物体側レンズ面は所定の非球面形状となっている。
レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。
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。
数値実施例1
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
1 22.6101 3.9856 1.91082 35.25
2 89.4130 2.0753
3 18.6732 3.7881 1.59349 67.00
4 -531.3796 0.8000 1.80518 25.46
5 14.5425 3.9740
6(絞り) ∞ 6.9003
7 -12.1296 0.8000 1.90366 31.32
8 ∞ 3.0071 1.83481 42.72
9 -15.2852 0.1501
10 41.2951 2.4249 1.83400 37.34
11 -67.2313 （d11）
12 174.0197 0.8003 1.58144 40.89
13 19.6903 2.5649
14 -96.2349 2.4734 1.84666 23.78
15 -26.5717 3.2092
16 -14.1784 0.8001 1.83481 42.72
17 -38.7512 0.3917
18 80.2952 4.9437 1.80610 40.73
19* -60.8310 （BF）
[非球面データ]
19面
K 0.00000E+00
A4 -2.59518E-05
A6 4.02653E-08
A8 -1.10279E-10
A10 3.58604E-13
[各種データ]
INF
焦点距離 48.77
Fナンバー 2.90
全画角2ω 32.05
像高Y 14.20
レンズ全長 55.00
[可変間隔データ]
INF β=|10|
d11 1.8000 4.4015
BF 10.1140 10.1140
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 35.62
G2 12 -77.15
G1A 1 50.93
G1B 7 38.52
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
1 22.6101 3.9856 1.91082 35.25
2 89.4130 2.0753
3 18.6732 3.7881 1.59349 67.00
4 -531.3796 0.8000 1.80518 25.46
5 14.5425 3.9740
6(絞り) ∞ 6.9003
7 -12.1296 0.8000 1.90366 31.32
8 ∞ 3.0071 1.83481 42.72
9 -15.2852 0.1501
10 41.2951 2.4249 1.83400 37.34
11 -67.2313 （d11）
12 174.0197 0.8003 1.58144 40.89
13 19.6903 2.5649
14 -96.2349 2.4734 1.84666 23.78
15 -26.5717 3.2092
16 -14.1784 0.8001 1.83481 42.72
17 -38.7512 0.3917
18 80.2952 4.9437 1.80610 40.73
19* -60.8310 （BF）
[非球面データ]
19面
K 0.00000E+00
A4 -2.59518E-05
A6 4.02653E-08
A8 -1.10279E-10
A10 3.58604E-13
[各種データ]
INF
焦点距離 48.77
Fナンバー 2.90
全画角2ω 32.05
像高Y 14.20
レンズ全長 55.00
[可変間隔データ]
INF β=|10|
d11 1.8000 4.4015
BF 10.1140 10.1140
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 35.62
G2 12 -77.15
G1A 1 50.93
G1B 7 38.52
図６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Ｇ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、開口絞りＳと、
正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂより構成され、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、無限遠方から近距離へのフォーカシングに伴って物体側へ移動する。正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬＰ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との接合レンズＤＢ１とから構成される。正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、両凹レンズＬ４と両凸レンズＬ５との接合レンズと、両凸レンズＬ６より構成される。
正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂより構成され、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、無限遠方から近距離へのフォーカシングに伴って物体側へ移動する。正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬＰ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との接合レンズＤＢ１とから構成される。正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、両凹レンズＬ４と両凸レンズＬ５との接合レンズと、両凸レンズＬ６より構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７と、両凸レンズＬ８と、両凹レンズＬ９と、両凸レンズＬ１０より構成され、全体として負の屈折力を有する。
また、正レンズＬ１０の像側レンズ面は所定の非球面形状となっている。
レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。
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。
数値実施例2
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
1 23.9238 3.5190 1.91082 35.25
2 105.0545 2.2728
3 18.9582 3.4520 1.59282 68.62
4 -110.7736 0.8000 1.72825 28.32
5 15.0828 3.9765
6(絞り) ∞ 6.7683
7 -15.1001 0.8000 1.90366 31.32
8 19.9278 3.4571 1.83481 42.72
9 -19.9278 0.1500
10 42.1760 2.1057 1.90366 31.32
11 -67.7618 （d11）
12 111.3584 0.8000 1.71736 29.50
13 17.8411 1.7201
14 193.2978 3.5858 1.78472 25.72
15 -20.1578 2.3193
16 -13.0067 0.8000 1.80420 46.50
17 164.2834 0.2196
18 60.6910 6.4905 1.80834 40.92
19* -35.8345 （BF）
[非球面データ]
19面
K 0.00000E+00
A4 -3.60972E-05
A6 1.29455E-08
A8 -2.55255E-11
A10 4.19123E-13
[各種データ]
INF
焦点距離 48.66
Fナンバー 2.92
全画角2ω 32.06
像高Y 14.20
レンズ全長 55.02
[可変間隔データ]
INF β=|10|
d11 1.9263 4.3469
BF 9.8549 9.8549
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 34.32
G2 12 -68.20
G1A 1 46.17
G1B 7 41.16
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
1 23.9238 3.5190 1.91082 35.25
2 105.0545 2.2728
3 18.9582 3.4520 1.59282 68.62
4 -110.7736 0.8000 1.72825 28.32
5 15.0828 3.9765
6(絞り) ∞ 6.7683
7 -15.1001 0.8000 1.90366 31.32
8 19.9278 3.4571 1.83481 42.72
9 -19.9278 0.1500
10 42.1760 2.1057 1.90366 31.32
11 -67.7618 （d11）
12 111.3584 0.8000 1.71736 29.50
13 17.8411 1.7201
14 193.2978 3.5858 1.78472 25.72
15 -20.1578 2.3193
16 -13.0067 0.8000 1.80420 46.50
17 164.2834 0.2196
18 60.6910 6.4905 1.80834 40.92
19* -35.8345 （BF）
[非球面データ]
19面
K 0.00000E+00
A4 -3.60972E-05
A6 1.29455E-08
A8 -2.55255E-11
A10 4.19123E-13
[各種データ]
INF
焦点距離 48.66
Fナンバー 2.92
全画角2ω 32.06
像高Y 14.20
レンズ全長 55.02
[可変間隔データ]
INF β=|10|
d11 1.9263 4.3469
BF 9.8549 9.8549
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 34.32
G2 12 -68.20
G1A 1 46.17
G1B 7 41.16
図１１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。
第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、開口絞りＳと、
正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂより構成され、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、無限遠方から近距離へのフォーカシングに伴って物体側へ移動する。正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬＰ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との接合レンズＤＢ１とから構成される。正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、両凹レンズＬ４と両凸レンズＬ５との接合レンズと、両凸レンズＬ６より構成される。
正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂより構成され、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、無限遠方から近距離へのフォーカシングに伴って物体側へ移動する。正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬＰ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との接合レンズＤＢ１とから構成される。正の屈折力を持つ第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、両凹レンズＬ４と両凸レンズＬ５との接合レンズと、両凸レンズＬ６より構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、両凸レンズＬ１０より構成され、全体として負の屈折力を有する。
また、正レンズＬ１０の像側レンズ面は所定の非球面形状となっている。
レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。
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。
数値実施例3
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
1 24.8702 3.9377 1.88300 40.80
2 143.8625 1.7773
3 18.4598 3.7358 1.59282 68.62
4 -133.1738 0.8000 1.80610 33.27
5 15.3383 4.4992
6(絞り) ∞ 6.7172
7 -15.1537 0.8000 1.90366 31.32
8 24.2003 3.3262 1.83481 42.72
9 -18.3336 0.1500
10 36.4736 2.1561 1.83400 37.34
11 -85.1508 （d11）
12 44.3715 0.8000 1.62004 36.30
13 16.4586 2.5073
14 -412.6963 3.8324 1.84666 23.78
15 -26.2443 2.9513
16 -14.7356 0.8000 1.80420 46.50
17 -122.8394 0.9580
18 104.8826 4.6192 1.80834 40.92
19* -78.8550 （BF）
[非球面データ]
19面
K 0.00000E+00
A4 -3.70226E-05
A6 1.10203E-08
A8 -2.88695E-11
A10 1.86588E-13
[各種データ]
INF
焦点距離 48.72
Fナンバー 2.91
全画角2ω 32.05
像高Y 14.20
レンズ全長 55.00
[可変間隔データ]
INF β=|10|
d11 1.8000 4.2909
BF 8.8352 8.8352
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 34.83
G2 12 -49.54
G1A 1 51.94
G1B 7 37.96
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
1 24.8702 3.9377 1.88300 40.80
2 143.8625 1.7773
3 18.4598 3.7358 1.59282 68.62
4 -133.1738 0.8000 1.80610 33.27
5 15.3383 4.4992
6(絞り) ∞ 6.7172
7 -15.1537 0.8000 1.90366 31.32
8 24.2003 3.3262 1.83481 42.72
9 -18.3336 0.1500
10 36.4736 2.1561 1.83400 37.34
11 -85.1508 （d11）
12 44.3715 0.8000 1.62004 36.30
13 16.4586 2.5073
14 -412.6963 3.8324 1.84666 23.78
15 -26.2443 2.9513
16 -14.7356 0.8000 1.80420 46.50
17 -122.8394 0.9580
18 104.8826 4.6192 1.80834 40.92
19* -78.8550 （BF）
[非球面データ]
19面
K 0.00000E+00
A4 -3.70226E-05
A6 1.10203E-08
A8 -2.88695E-11
A10 1.86588E-13
[各種データ]
INF
焦点距離 48.72
Fナンバー 2.91
全画角2ω 32.05
像高Y 14.20
レンズ全長 55.00
[可変間隔データ]
INF β=|10|
d11 1.8000 4.2909
BF 8.8352 8.8352
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 34.83
G2 12 -49.54
G1A 1 51.94
G1B 7 37.96
図１６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１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、開口絞りＳと、
正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂより構成され、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、無限遠方から近距離へのフォーカシングに伴って物体側へ移動する。正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬＰ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との接合レンズＤＢ１とから構成される。正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、物体側に凹面を向けた平凹レンズＬ４と像側に凸面を向けた平凸レンズＬ５との接合レンズと、両凸レンズＬ６より構成される。
正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂより構成され、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、無限遠方から近距離へのフォーカシングに伴って物体側へ移動する。正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬＰ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との接合レンズＤＢ１とから構成される。正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは、物体側に凹面を向けた平凹レンズＬ４と像側に凸面を向けた平凸レンズＬ５との接合レンズと、両凸レンズＬ６より構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、両凸レンズＬ１０より構成され、全体として負の屈折力を有する。
また、正レンズＬ１０の像側レンズ面は所定の非球面形状となっている。
レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。
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。
数値実施例4
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
1 25.4238 3.6916 1.91082 35.25
2 107.8479 2.7490
3 19.4363 3.5942 1.59349 67.00
4 -732.0847 0.8000 1.80518 25.46
5 16.0132 3.8320
6(絞り) ∞ 7.0779
7 -12.7008 0.8000 1.90366 31.32
8 ∞ 2.9928 1.83481 42.72
9 -15.7372 0.1500
10 39.0456 2.4728 1.83400 37.34
11 -64.7665 （d11）
12 82.8480 0.8000 1.58144 40.89
13 19.4612 2.3693
14 -125.6568 2.2601 1.84666 23.78
15 -30.9143 5.1289
16 -14.2081 0.8000 1.83481 42.72
17 -40.4229 1.0736
18 112.0349 4.3045 1.80610 40.73
19* -84.8713 （BF）
[非球面データ]
19面
K 0.00000E+00
A4 -3.07187E-05
A6 4.00640E-08
A8 -1.66904E-10
A10 5.84739E-13
[各種データ]
INF
焦点距離 48.25
Fナンバー 2.91
全画角2ω 32.40
像高Y 14.20
レンズ全長 55.00
[可変間隔データ]
INF β=|10|
d11 1.8000 4.2281
BF 8.3062 8.3062
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 34.23
G2 12 -48.01
G1A 1 54.89
G1B 7 34.87
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
1 25.4238 3.6916 1.91082 35.25
2 107.8479 2.7490
3 19.4363 3.5942 1.59349 67.00
4 -732.0847 0.8000 1.80518 25.46
5 16.0132 3.8320
6(絞り) ∞ 7.0779
7 -12.7008 0.8000 1.90366 31.32
8 ∞ 2.9928 1.83481 42.72
9 -15.7372 0.1500
10 39.0456 2.4728 1.83400 37.34
11 -64.7665 （d11）
12 82.8480 0.8000 1.58144 40.89
13 19.4612 2.3693
14 -125.6568 2.2601 1.84666 23.78
15 -30.9143 5.1289
16 -14.2081 0.8000 1.83481 42.72
17 -40.4229 1.0736
18 112.0349 4.3045 1.80610 40.73
19* -84.8713 （BF）
[非球面データ]
19面
K 0.00000E+00
A4 -3.07187E-05
A6 4.00640E-08
A8 -1.66904E-10
A10 5.84739E-13
[各種データ]
INF
焦点距離 48.25
Fナンバー 2.91
全画角2ω 32.40
像高Y 14.20
レンズ全長 55.00
[可変間隔データ]
INF β=|10|
d11 1.8000 4.2281
BF 8.3062 8.3062
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 34.23
G2 12 -48.01
G1A 1 54.89
G1B 7 34.87
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
(1) 0.60＜φA/φENP＜0.70 0.62 0.63 0.63 0.65
(2) 0.80＜f/f1a＜1.10 0.96 1.05 0.94 0.88
(3) 1.30＜f/f1＜1.50 1.37 1.42 1.40 1.41
(4) NdLP1＞1.85 1.91 1.91 1.88 1.91
(5) VdDB1＞65 67 69 69 67
(6) 0.365＜ENP/F＜0.400 0.394 0.370 0.391 0.383
条件式／実施例 1 2 3 4
(1) 0.60＜φA/φENP＜0.70 0.62 0.63 0.63 0.65
(2) 0.80＜f/f1a＜1.10 0.96 1.05 0.94 0.88
(3) 1.30＜f/f1＜1.50 1.37 1.42 1.40 1.41
(4) NdLP1＞1.85 1.91 1.91 1.88 1.91
(5) VdDB1＞65 67 69 69 67
(6) 0.365＜ENP/F＜0.400 0.394 0.370 0.391 0.383
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１Ａ 第１レンズ群前群
Ｇ１Ｂ 第１レンズ群後群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
Ｇ１Ａ 第１レンズ群前群
Ｇ１Ｂ 第１レンズ群後群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
Claims (2)
- 物体側より順に開口絞りＳを含み正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２より構成され、
前記第１レンズ群Ｇ１は、前記開口絞りＳより物体側の正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、前記開口絞りＳより像側の正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂより構成され、
前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａは正レンズＬＰ１と、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとからなる接合レンズＤＢ１からなり、
前記接合レンズＤＢ１は前記正レンズＬＰ１より像側に配置され、
無限遠から近距離へのフォーカシングに伴って前記第１レンズ群Ｇ１が物体側へ移動し、
以下に示す条件式（１）乃至（６）を満足することを特徴とする結像光学系。
（１） ０．６０＜φＡ／φＥＮＰ＜０．７０
（２） ０．８０＜ｆ／ｆ１ａ＜１．１０
（３） １．３０＜ｆ／ｆ１＜１．５０
（４） ＮｄＬＰ１＞１．８５
（５） ＶｄＤＢ１＞６５
（６） ０．３６５＜ＥＮＰ／ｆ＜０．４００
ただし、
φＡ：前記開口絞りＳにおける軸上光束の直径
φＥＮＰ：入射瞳の直径
ｆ：結像光学系全系の無限遠合焦時の合成焦点距離
ｆ１ａ：前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの合成焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離
ＮｄＬＰ１：前記正レンズＬＰ１の硝材のｄ線の屈折率
ＶｄＤＢ１：前記接合レンズＤＢ１を構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数
ＥＮＰ：無限遠合焦時において、結像光学系の最も物体側の面の光軸との交点から入射瞳面までの長さ - 前記第２レンズ群の最も像側のレンズは、少なくとも１面が凸面であり、光軸からの距離が大きくなるに従って正の屈折力が強くなる形状の非球面であることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
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