JP6149423B2 - 結像光学系 - Google Patents
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Description
本発明は結像光学系に関するものであり、例えば、カメラ（コンパクトデジタルカメラ等）に搭載される撮像光学系、画像投影用のプロジェクターに搭載される投影光学系等の結像光学系に関するものである。
コンパクトデジタルカメラやミラーレス一眼カメラの登場によって、バックフォーカスの短い撮像光学系の需要が高まっている。また投影光学系においては、投影像の隅々まで明るさを確保するために、投影像の原画（ディスプレイの画面等）からレンズまでの距離（撮像光学系のバックフォーカスに相当する。）を、より短くすることが望まれている。
従来から撮像光学系として用いられてきたレンズ配置は、ダブルガウス型が一般的である（例えば、特許文献１〜３参照。）。しかし、ダブルガウス型ではバックフォーカスが大きくなり易く、対称配置であるためにレンズ径が大型化してしまう。また、収差性能は良好なものの、ケラレもあるため周辺光量が不足しがちである。このような理由から、特許文献１〜３に記載のレンズ系は投影光学系として最適とは言い難い。
一般的に、周辺光量の確保という観点においてはテレフォト配置が望ましいが、テレフォト型では充分な画角がとりづらくなる。このため、望遠撮像レンズとしては機能しても、投影光学系としての性能は不十分である（例えば、特許文献４，５参照。）。特許文献６に記載のレンズ系では、テレフォトタイプでありながらも画角が大きくとれており、かつ、周辺光量を高くできる構成となっている。しかし、バックフォーカスが短すぎるために像面へ到達する光線の入射角度が大きくなっている。特にコンデンサーレンズとともに用いる投影光学系としては適しておらず、汎用性の高い光学系とは言い難い。
特許文献７においても、半画角２０°の比較的広角でバックフォーカスの短い暗視装置用光学系が記載されているが、歪曲収差が極めて大きいものとなっている。そのような問題点を解決するための光学系を開示している特許文献８においては、収差を抑えるために結局ダブルガウス型の変形としている。したがって、周辺での開口効率が悪く、投影光学系としては向かない構成となっている。
本発明は上述したような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、テレフォトタイプのパワー配置をとることでバックフォーカスを短くしながらも、標準レンズ並みの広角で光学性能が良好であり、しかも周辺光量が充分に確保され、かつ、撮像光学系と投影光学系のどちらにも適した結像光学系を提供することにある。
上記目的を達成するために、第１の発明の結像光学系は、物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなる結像光学系であって、
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
２．０＜ｆ１／ｆ３＜６．０ …（４）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
である。
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
２．０＜ｆ１／ｆ３＜６．０ …（４）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
である。
第２の発明の結像光学系は、物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなる結像光学系であって、
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
０．５＜ｆ２／ｆ６＜４．０ …（５）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
ｆ２：第２レンズの焦点距離、
ｆ６：第６レンズの焦点距離、
である。
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
０．５＜ｆ２／ｆ６＜４．０ …（５）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
ｆ２：第２レンズの焦点距離、
ｆ６：第６レンズの焦点距離、
である。
第３の発明の結像光学系は、物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなる結像光学系であって、
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側から順に、少なくとも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、物体側に凸面を向けた正レンズとから構成されており、前記後群が、物体側から順に、少なくとも接合面が物体側に凸面となっている負レンズ及び正レンズからなる前記接合レンズと、物体側に強い凹面を向けた負レンズと、像面側に凸面を向けた正レンズとから構成されていることを特徴とする。
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側から順に、少なくとも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、物体側に凸面を向けた正レンズとから構成されており、前記後群が、物体側から順に、少なくとも接合面が物体側に凸面となっている負レンズ及び正レンズからなる前記接合レンズと、物体側に強い凹面を向けた負レンズと、像面側に凸面を向けた正レンズとから構成されていることを特徴とする。
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。
第４の発明の結像光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
１＜ＴＬ／ｆ＜１．５ …（３）
ただし、
ＴＬ：光学全長（像面まで含む。）、
である。
１＜ＴＬ／ｆ＜１．５ …（３）
ただし、
ＴＬ：光学全長（像面まで含む。）、
である。
第５の発明の結像光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする。
｜（Ｒ２Ｂ−Ｒ３Ａ）／（Ｒ２Ｂ＋Ｒ３Ａ）｜＜０．６ …（６）
ただし、
Ｒ２Ｂ：第２レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ａ：第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
｜（Ｒ２Ｂ−Ｒ３Ａ）／（Ｒ２Ｂ＋Ｒ３Ａ）｜＜０．６ …（６）
ただし、
Ｒ２Ｂ：第２レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ａ：第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
第６の発明の結像光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする。
｜（｜Ｒ３Ｂ｜−｜Ｒ４Ａ｜）／（｜Ｒ３Ｂ｜＋｜Ｒ４Ａ｜）｜＜０．２ …（７）
ただし、
Ｒ３Ｂ：第３レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ４Ａ：第４レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
｜（｜Ｒ３Ｂ｜−｜Ｒ４Ａ｜）／（｜Ｒ３Ｂ｜＋｜Ｒ４Ａ｜）｜＜０．２ …（７）
ただし、
Ｒ３Ｂ：第３レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ４Ａ：第４レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
第７の発明の結像光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする。
−４．０＜（ｖｄ６−ｖｄ２）／（ｖｄ７−ｖｄ１）＜０ …（８）
ただし、
ｖｄ１：第１レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ６：第６レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ７：第７レンズのｄ線におけるアッベ数、
である。
−４．０＜（ｖｄ６−ｖｄ２）／（ｖｄ７−ｖｄ１）＜０ …（８）
ただし、
ｖｄ１：第１レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ６：第６レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ７：第７レンズのｄ線におけるアッベ数、
である。
本発明によれば、テレフォトタイプのパワー配置をとることでバックフォーカスを短くしながらも、標準レンズ並みの広角で光学性能が良好であり、しかも周辺光量が充分に確保され、かつ、撮像光学系と投影光学系のどちらにも適した結像光学系を実現することができる。そして、本発明に係る結像光学系を、撮像光学系，投影光学系等としてカメラ，プロジェクター等の光学機器に用いることにより、搭載される光学機器の高性能化，高機能化，コンパクト化等に寄与することができる。
以下、本発明に係る結像光学系，光学機器等を説明する。本発明に係る結像光学系は、物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなっている（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）。前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。
上記のようにテレフォトタイプの構成をとることにより、高像高での周辺光量の落ちを抑えて、撮像光学系と投影光学系のどちらにおいても有効な結像光学系とすることが可能となる。また、絞りに隣り合って位置するレンズを接合レンズにしているので、各画角の光束が通過する領域が大きく異ならない。したがって、収差補正が行い易くなる。
また、条件式（１）は適切なバックフォーカス（レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算した長さである。）に関する条件範囲を規定している。条件式（１）を満たすことにより、バックフォーカスが適切な大きさになる。条件式（１）の下限を下回ると、バックフォーカスが長くなって周辺光量の確保が困難となり、条件式（１）の上限を上回ると、バックフォーカスが短くなりすぎて、センサー（撮像素子）又はディスプレイの前に構造物を配置する余裕がなくなるため、汎用性に欠けたものとなる。
条件式（２）を満足するような構成をとることにより、バックフォーカスを短くしつつも、主平面を絞り付近に配置することが可能となる。したがって、適切な収差補正が可能となるレンズ構成にすることができる。条件式（２）の下限を下回ると、前群と後群のパワーがどちらも強くなりすぎてしまい、倍率色収差の補正が行いにくくなる。また、条件式（２）の上限を上回ると、主平面が物体側に寄るために入射瞳の下側マージナル光線の収差補正が行いにくくなる。このため、結像性能が劣化する。
上記特徴的構成によると、テレフォトタイプのパワー配置をとることでバックフォーカスを短くしながらも、標準レンズ並みの広角で光学性能が良好であり、しかも周辺光量が充分に確保され、かつ、撮像光学系と投影光学系のどちらにも適した結像光学系を実現することができる。そして、その結像光学系を、撮像光学系，投影光学系等としてカメラ，プロジェクター等の光学機器に用いることにより、搭載される光学機器の高性能化，高機能化，コンパクト化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
１＜ＴＬ／ｆ＜１．５ …（３）
ただし、
ＴＬ：光学全長（像面まで含む。）、
である。
１＜ＴＬ／ｆ＜１．５ …（３）
ただし、
ＴＬ：光学全長（像面まで含む。）、
である。
条件式（３）は、望遠比（光学全長／焦点距離）に関する好ましい条件範囲を規定している（光学全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。）。この条件式（３）を満たすと、テレフォトタイプでありながらも主点位置がレンズ系内部に存在するため、あたかもガウス型のような対称型にレンズを配置することができ、その結果、収差補正を適切に行うことができる。条件式（３）の下限を下回ると、徐々に周辺光量の低下が大きくなり、結像光学系として適さない傾向になる。条件式（３）の上限を上回ると、入射瞳の上側マージナル光線の取り扱いが困難になるため、フレアが抑えにくくなり結像性能の悪化を招くおそれがある。
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
２．０＜ｆ１／ｆ３＜６．０ …（４）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
である。
２．０＜ｆ１／ｆ３＜６．０ …（４）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
である。
条件式（４）は、前群における正パワーバランスに関する好ましい条件範囲を規定している。どの画角の光束もほぼ同じ領域を通過する第３レンズにおいて、第１レンズよりもパワーを強くすることにより、球面収差の発生を効果的に抑制することができる。条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズでの球面収差が増大して、結像性能が悪化する傾向になる。条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズと第２レンズのパワーが小さくなり、前群での球面収差と色収差補正が適切に行えず、性能悪化を招くおそれがある。
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
０．５＜ｆ２／ｆ６＜４．０ …（５）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離、
ｆ６：第６レンズの焦点距離、
である。
０．５＜ｆ２／ｆ６＜４．０ …（５）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離、
ｆ６：第６レンズの焦点距離、
である。
条件式（５）は、全系における負パワーバランスに関する好ましい条件範囲を規定している。第２レンズと第６レンズとで大きなパワー差を設けないことで、前群と後群での負のパワーバランスをとり、色収差の補正を適切に行うことが可能となる。条件式（５）の下限を下回ると、そのバランスが崩れ、主平面を絞り付近に配置したことによる対称型に近付けた設計が困難となり、適切な色収差補正が行えなくなるおそれがある。条件式（５）の上限を上回ると、後群の負のパワーが大きくなるため像面湾曲や歪曲収差が増大する傾向となる。
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
｜（Ｒ２Ｂ−Ｒ３Ａ）／（Ｒ２Ｂ＋Ｒ３Ａ）｜＜０．６ …（６）
ただし、
Ｒ２Ｂ：第２レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ａ：第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
｜（Ｒ２Ｂ−Ｒ３Ａ）／（Ｒ２Ｂ＋Ｒ３Ａ）｜＜０．６ …（６）
ただし、
Ｒ２Ｂ：第２レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ａ：第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
条件式（６）は、前群における負レンズと正レンズとの対向面形状に関する好ましい条件範囲を規定している。向かい合う面同士の曲率半径を同程度にすることで、各面で発生する各種収差をキャンセルさせることができる。第２レンズの像側面や第３レンズの物体側面は特に、各画角とも類似した領域を光束が通過するため、各種収差係数が形状の変化に対し大きく影響を受ける。したがって、条件式（６）の上限を上回ると、球面収差，コマ収差，非点収差がとりわけ大きく増大する傾向になる。
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
｜（｜Ｒ３Ｂ｜−｜Ｒ４Ａ｜）／（｜Ｒ３Ｂ｜＋｜Ｒ４Ａ｜）｜＜０．２ …（７）
ただし、
Ｒ３Ｂ：第３レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ４Ａ：第４レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
｜（｜Ｒ３Ｂ｜−｜Ｒ４Ａ｜）／（｜Ｒ３Ｂ｜＋｜Ｒ４Ａ｜）｜＜０．２ …（７）
ただし、
Ｒ３Ｂ：第３レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ４Ａ：第４レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。
条件式（７）は、前群と後群との対向面形状に関する好ましい条件範囲を規定している。絞りを挟んで向かい合う面同士の曲率半径を同程度にすることで、各面で発生する各種収差をキャンセルさせることができる。第３レンズの像側面や第４レンズの物体側面は特に、各画角とも類似した領域を光束が通過するため、各種収差係数が形状の変化に対し大きく影響を受ける。したがって、条件式（７）の上限を上回ると、球面収差，コマ収差，非点収差がとりわけ大きく増大する傾向になる。
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
−４．０＜（ｖｄ６−ｖｄ２）／（ｖｄ７−ｖｄ１）＜０ …（８）
ただし、
ｖｄ１：第１レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ６：第６レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ７：第７レンズのｄ線におけるアッベ数、
である。
−４．０＜（ｖｄ６−ｖｄ２）／（ｖｄ７−ｖｄ１）＜０ …（８）
ただし、
ｖｄ１：第１レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ６：第６レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ７：第７レンズのｄ線におけるアッベ数、
である。
条件式（８）は、第１，第２，第６，第７レンズのアッベ数に関する好ましい条件範囲を規定している。第１レンズ，第２レンズ，第６レンズ，第７レンズで構成するダブルガウスのパワー配置において、各画角で光束が通過する各面の領域がばらけている後群側で第６レンズと第７レンズとのアッベ数差を大きくとることにより、前群に色収差の負担をかけない構成をとることができる。条件式（８）の上限を上回ると、各画角毎に光束通過位置が大きく異なるため、諸収差がレンズの形状に影響を受けにくいメリットを用いた倍率色収差の補正を行うことが困難になる。条件式（８）の下限を下回ると、適切なアッベ数差を与えられないため、倍率色収差が増大する傾向となる。
前記前群に含まれる正レンズの少なくとも１つが、以下の条件式（９）及び（１０）を満足することが望ましい。
ｎｄＰ＞１．８５ …（９）
ｖｄＰ＞２８ …（１０）
ただし、
ｎｄＰ：ｄ線における屈折率、
ｖｄＰ：ｄ線におけるアッベ数、
である。
ｎｄＰ＞１．８５ …（９）
ｖｄＰ＞２８ …（１０）
ただし、
ｎｄＰ：ｄ線における屈折率、
ｖｄＰ：ｄ線におけるアッベ数、
である。
前群に含まれる正レンズの少なくとも１つが条件式（９）及び（１０）を満足することで、正のパワーを担うという前群の役割を一枚のレンズで賄い易くなり、前群の他のレンズを収差補正に役立てることが可能になる。条件式（９）の下限を下回ると、同じ屈折力を得るためには，正レンズの曲率半径を小さくする必要があり、球面収差を悪化させるおそれがある。また、条件式（１０）の下限を下回ると、分散が大きくなり過ぎ、負レンズによる適切な色収差補正が行えなくなる。
前記前群の配置がトリプレットタイプであることが望ましい。正のパワーを稼ぐ前群でトリプレットのレンズ配置をとることにより、正のパワーだけでなく収差が補正され易い構成にすることができる。
前記前群が、物体側から順に、少なくとも物体側に凸面を向けた正レンズ（第１レンズ）と、像側に凹面を向けた負レンズ（第２レンズ）と、物体側に凸面を向けた正レンズ（第３レンズ）と、から構成されており、前記後群が、物体側から順に、少なくとも接合面が物体側に凸面となっている負レンズ（第４レンズ）及び正レンズ（第５レンズ）からなる接合レンズと、物体側に強い凹面を向けた負レンズ（第６レンズ）と、像面側に凸面を向けた正レンズ（第７レンズ）と、から構成されていることが望ましい。
第１レンズと第３レンズでは、物体側に緩い凸面を向けることで球面収差の発生を抑えている。また、第２レンズの像側凹面があるため、第２レンズの物体側面で急激な偏角が生じることはなく、その結果、これも球面収差と色収差の発生を抑えている。接合面が物体側に凸面となることで、周辺光に対してより強く色収差の補正が働く構成となり、第６レンズと第７レンズでの収差補正の役割を軽減し、無理な形や高価な硝材を使用せずに済む、という効果が得られる。第６レンズでは物体側に強い凹面があることで、前群で発生した像面湾曲（ペッツバール和）をキャンセルし、第７レンズでは像側に凸面とすることで歪曲収差の発生を抑えることができる。
本発明に係る結像光学系は、バックフォーカスの短縮と広角化・高性能化との両立が可能であるため、画像入力機能付き光学機器（コンパクトデジタルカメラ，ミラーレス一眼カメラ，スマートフォン（高機能携帯電話）等）用の撮像光学系と、画像投影機能付き光学機器（プロジェクター等）用の投影光学系と、のどちらにも適している。例えば撮像光学系の場合、撮像素子等との組み合わせにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。また投影光学系の場合、画像表示素子等との組み合わせにより、画像表示素子の表示画像をスクリーン面に拡大投影する投影光学装置を構成することができる。なお、結像光学系を投影光学系として用いた場合、本来はスクリーン面が像面に相当し画像表示面が物面に相当するが、結像光学系の構成自体を統一的に表記するため、投影光学系も縮小系とみなして、スクリーン面側（拡大共役側）を物体側とし、画像表示面側（縮小共役側）を像側とする。
上記撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成する結像光学系と、その結像光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する結像光学系が配置されることにより、小型・低コストで高い性能を有する撮像光学装置やそれを備えたデジタル機器を実現することができる。
画像入力機能付き光学機器の例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，シネマ用カメラ，監視カメラ，防犯カメラ，車載カメラ，航空機カメラ，テレビ電話用カメラ等のカメラが挙げられ、また、パーソナルコンピューター，携帯端末（例えば、携帯電話，スマートフォン，モバイルコンピューター等の小型で携帯可能な情報機器端末），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器（ドライブレコーダー，防衛機器等）等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、その撮像光学装置を各種機器に搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話，カメラ付きプロジェクター等の画像入力機能を備えたデジタル機器を構成することが可能である。
画像入力機能付き光学機器の一例として、図２１（Ａ）にデジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図２１（Ａ）に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＬＵは、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭを形成する結像光学系ＬＮ（ＡＸ：光軸）と、平行平面板ＰＴ（撮像素子ＳＲのカバーガラス；必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター等に相当する。）と、結像光学系ＬＮにより受光面（撮像面）ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像光学装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＬＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱可能又は回動可能に構成することが可能である。
結像光学系ＬＮは、物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなる単焦点レンズであり、前述したように、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に光学像ＩＭを形成する構成になっている。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサー，ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。結像光学系ＬＮは、撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、結像光学系ＬＮによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。
デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリー３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリー３（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピューターからなっており、撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；フォーカシング，手ぶれ補正等のためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリー３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
画像投影機能付き光学機器の一例として、図２１（Ｂ）にプロジェクターＰＪの概略構成例を模式的断面で示す。図２１（Ｂ）に示すプロジェクターＰＪは、結像光学系ＬＮを投影光学系として適用したものであり、光源１２，照明光学系１３，画像表示素子１４，制御部１５，アクチュエーター１６，結像光学系ＬＮ，プリズムＰＲ等を備えている。つまり、画像ＩＭを表示する画像表示素子１４と、光源１２と、その光源１２からの光を画像表示素子１４に導く照明光学系１３と、画像表示素子１４に表示された画像ＩＭをスクリーン面１１に拡大投影する投影光学系としての結像光学系ＬＮと、を備えている。
制御部１５は、プロジェクターＰＪの全体制御を司る部分である。画像表示素子１４は、光を変調して画像ＩＭを生成する画像変調素子（例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス）であり、画像ＩＭを表示する画像表示面上には、カバーガラスＣＧが設けられている。結像光学系ＬＮは、物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなる単焦点レンズであり、前述したように、画像表示素子１４に表示された画像ＩＭをスクリーン面１１に拡大投影する構成になっている。結像光学系ＬＮにおいてフォーカシング等のために移動するレンズには、それを例えば光軸ＡＸに沿って拡大共役側又は縮小共役側に移動させるアクチュエーター１６が接続されている。そしてアクチュエーター１６には、移動レンズの移動制御を行うために制御部１５が接続されている。なお、制御部１５及びアクチュエーター１６については、これを使わず手動でレンズ群を移動させてもよい。
光源１２（例えば、キセノンランプ等の白色光源，レーザー光源）から出射した光は、照明光学系１３及びプリズムＰＲで画像表示素子１４に導かれて、画像表示素子１４では画像光が形成される。プリズムＰＲは、例えばＴＩＲプリズム（他に色分離合成プリズム等）からなり、照明光と投影光との分離等を行う。画像表示素子１４で形成された画像光は、結像光学系ＬＮでスクリーン面１１に向けて投射される。つまり、画像表示素子１４に表示された画像ＩＭは、結像光学系ＬＮでスクリーン面１１に拡大投影される。
図１，図３，図５，…，図１７，図１９に、無限遠合焦状態にある結像光学系ＬＮの第１〜第１０の実施の形態を光学断面でそれぞれ示す。第１〜第１０の実施の形態の結像光学系ＬＮは、物体側より順に、正パワーを有する前群ＧｒＦと、絞り（開口絞り）ＳＴと、負パワーを有する後群ＧｒＲと、からなっている。前群ＧｒＦは、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズＬ１と、負パワーを有する第２レンズＬ２と、正パワーを有する第３レンズＬ１と、からなっており、後群ＧｒＲは、物体側より順に、負パワーを有する接合レンズＬ４５（負パワーを有する第４レンズＬ４と、正パワーを有する第５レンズＬ５と、からなっている。）と、負パワーを有する第６レンズＬ６と、正パワーを有する第７レンズＬ７と、からなっている。
第１〜第１０の実施の形態では、前群ＧｒＦでトリプレットの構成をとっているため、各種収差の発生を抑えて、明るさを確保しつつ全系の正パワーを賄うことができる。後群ＧｒＲでは、画角毎の光束の光路が分離しているところに接合レンズを設けることにより、倍率色収差の適切な補正を可能としている。また、パワーバランスはテレフォトタイプであるが、全体としてレンズ配置はオルソメタに近い配置になっているため、バックフォーカスを小さくして周辺光量を確保しつつ、良好な結像性能を有することができる。
以下、本発明を実施した結像光学系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜１０（ＥＸ１〜１０）は、前述した第１〜第１０の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第１０の実施の形態を表すレンズ構成図（図１，図３，図５，…，図１７，図１９）は、対応する実施例１〜１０のレンズ断面形状，レンズ配置等をそれぞれ示している。
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号，曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長：５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。表１に、各種データとして、全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ），前群ＧｒＦの焦点距離（ｆＦ，ｍｍ），後群ＧｒＲの焦点距離（ｆＲ，ｍｍ），第１レンズＬ１の焦点距離（ｆ１，ｍｍ），第２レンズＬ２の焦点距離（ｆ２，ｍｍ），第３レンズＬ３の焦点距離（ｆ３，ｍｍ），接合レンズＬ４５の焦点距離（ｆ４５，ｍｍ），第６レンズＬ６の焦点距離（ｆ６，ｍｍ），第７レンズＬ７の焦点距離（ｆ７，ｍｍ），光学全長（ＴＬ，ｍｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ），半画角（ω，°），最大像高（Ｙ’，ｍｍ）を示す。また、表２に各実施例の条件式対応値を示す。なお、光学全長ＴＬは、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカス（レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算した長さ）を加えたものである。
図２，図４，図６，…，図１８，図２０は、実施例１〜１０（ＥＸ１〜１０）にそれぞれ対応する収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である。球面収差図は、実線で示す設計基準波長５５０ｎｍにおける球面収差量、一点鎖線で示す波長４５０ｎｍにおける球面収差量、破線で示す波長６５０ｎｍにおける球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（ｍｍ）で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を表している。非点収差図において、破線Ｔは設計基準波長５５０ｎｍにおけるタンジェンシャル像面、実線Ｓは設計基準波長５５０ｎｍにおけるサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（ｍｍ）で表しており、縦軸は半画角ω（ＡＮＧＬＥ，°）を表している。歪曲収差図において、横軸は設計基準波長５５０ｎｍにおける歪曲（％）を表しており、縦軸は半画角ω（ＡＮＧＬＥ，°）を表している。なお、半画角ωの最大値は、像面ＩＭにおける最大像高Ｙ’（撮像素子ＳＲの受光面ＳＳの対角長の半分）に相当する。
実施例１の結像光学系ＬＮ（図１）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、接合レンズＬ４５は両凹形状の負の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は両凸の正レンズである。
実施例２の結像光学系ＬＮ（図３）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、接合レンズＬ４５は両凹形状の負の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は両凸の正レンズである。
実施例３の結像光学系ＬＮ（図５）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、接合レンズＬ４５は両凹形状の負の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は両凹の負レンズであり、第７レンズＬ７は両凸の正レンズである。
実施例４の結像光学系ＬＮ（図７）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、接合レンズＬ４５は両凹形状の負の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は像側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例５の結像光学系ＬＮ（図９）では、第１レンズＬ１は両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、接合レンズＬ４５は両凹形状の負の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は両凹の負レンズであり、第７レンズＬ７は両凸の正レンズである。
実施例６の結像光学系ＬＮ（図１１）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、接合レンズＬ４５は両凹形状の負の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は像側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例７の結像光学系ＬＮ（図１３）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、接合レンズＬ４５は両凹形状の負の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は像側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例８の結像光学系ＬＮ（図１５）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、接合レンズＬ４５は像側に凹の負メニスカス形状の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は像側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例９の結像光学系ＬＮ（図１７）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は両凸の正レンズであり、接合レンズＬ４５は像側に凹の負メニスカス形状の第４レンズＬ４と物体側に凸の正メニスカス形状の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は像側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例１０の結像光学系ＬＮ（図１９）では、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は像側に凹の負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、接合レンズＬ４５は両凹形状の負の第４レンズＬ４と両凸形状の正の第５レンズＬ５からなる負レンズであり、第６レンズＬ６は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は像側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例１〜１０は、いずれも前群ＧｒＦでトリプレットの構成をとっているため、各種収差の発生を抑えて、明るさを確保しつつ全系の正パワーを賄っている。後群ＧｒＲでは、画角毎の光束の光路が分離しているところに接合レンズが設けられているため、倍率色収差は良好に補正されている。また、パワーバランスはテレフォトタイプであるが、全体としてレンズ配置はオルソメタに近い配置になっているため、短いバックフォーカスで周辺光量を確保しつつも良好な結像性能を得ている。
実施例１
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 35.3449 5.2907 1.77250 49.62
2 70.6081 4.5113
3 -1043.9374 2.0000 1.54814 45.82
4 28.0619 2.9266
5 27.6194 8.3586 1.91082 35.25
6 623.9879 0.8849
7(絞り) ∞ 2.7746
8 -132.4832 7.5769 1.84666 23.78
9 16.9415 13.0421 1.74400 44.90
10 -85.2221 9.7353
11 -16.3737 2.0000 1.51680 64.20
12 -2271.7618 0.2000
13 1011.1371 10.7090 1.90366 31.32
14 -39.9345 19.5820
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 35.3449 5.2907 1.77250 49.62
2 70.6081 4.5113
3 -1043.9374 2.0000 1.54814 45.82
4 28.0619 2.9266
5 27.6194 8.3586 1.91082 35.25
6 623.9879 0.8849
7(絞り) ∞ 2.7746
8 -132.4832 7.5769 1.84666 23.78
9 16.9415 13.0421 1.74400 44.90
10 -85.2221 9.7353
11 -16.3737 2.0000 1.51680 64.20
12 -2271.7618 0.2000
13 1011.1371 10.7090 1.90366 31.32
14 -39.9345 19.5820
像面 ∞ 0.0000
実施例２
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 32.9200 5.1800 1.77250 49.62
2 75.0630 4.5300
3 -138.3600 2.0000 1.54814 45.82
4 29.8270 3.0500
5 33.0860 5.1000 1.91082 35.25
6 -197.3000 0.0200
7(絞り) ∞ 3.2400
8 -152.2600 11.0000 1.84666 23.78
9 18.9500 13.8200 1.74400 44.90
10 -119.4690 9.7700
11 -17.9900 2.0000 1.51680 64.20
12 -3880.6000 0.3800
13 684.3600 9.9000 1.90366 31.32
14 -44.9840 19.5584
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 32.9200 5.1800 1.77250 49.62
2 75.0630 4.5300
3 -138.3600 2.0000 1.54814 45.82
4 29.8270 3.0500
5 33.0860 5.1000 1.91082 35.25
6 -197.3000 0.0200
7(絞り) ∞ 3.2400
8 -152.2600 11.0000 1.84666 23.78
9 18.9500 13.8200 1.74400 44.90
10 -119.4690 9.7700
11 -17.9900 2.0000 1.51680 64.20
12 -3880.6000 0.3800
13 684.3600 9.9000 1.90366 31.32
14 -44.9840 19.5584
像面 ∞ 0.0000
実施例３
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 41.6506 4.3223 1.77250 49.62
2 64.5928 5.2754
3 -186.5985 2.0000 1.54814 45.82
4 70.1255 2.6622
5 30.0538 11.0000 1.91082 35.25
6 667.9310 0.5527
7(絞り) ∞ 2.8573
8 -100.5697 7.1222 1.84666 23.78
9 16.8008 10.0258 1.74400 44.90
10 -75.0155 9.2895
11 -15.0927 3.7223 1.51680 64.20
12 977.3654 0.2000
13 550.6033 10.9804 1.90366 31.32
14 -39.8821 19.5849
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 41.6506 4.3223 1.77250 49.62
2 64.5928 5.2754
3 -186.5985 2.0000 1.54814 45.82
4 70.1255 2.6622
5 30.0538 11.0000 1.91082 35.25
6 667.9310 0.5527
7(絞り) ∞ 2.8573
8 -100.5697 7.1222 1.84666 23.78
9 16.8008 10.0258 1.74400 44.90
10 -75.0155 9.2895
11 -15.0927 3.7223 1.51680 64.20
12 977.3654 0.2000
13 550.6033 10.9804 1.90366 31.32
14 -39.8821 19.5849
像面 ∞ 0.0000
実施例４
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 34.6422 5.7613 1.77250 49.62
2 95.3402 4.6884
3 -111.9316 2.0000 1.63980 34.57
4 25.5575 3.1155
5 28.3433 6.9318 1.90366 31.32
6 -127.5819 0.8216
7(絞り) ∞ 2.7485
8 -156.2470 8.1378 1.80518 25.46
9 15.2641 13.5251 1.74400 44.90
10 -331.6985 11.1455
11 -15.8418 2.0000 1.48749 70.45
12 -61.4038 0.2000
13 -223.6692 8.9345 1.90366 31.32
14 -41.3453 19.5838
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 34.6422 5.7613 1.77250 49.62
2 95.3402 4.6884
3 -111.9316 2.0000 1.63980 34.57
4 25.5575 3.1155
5 28.3433 6.9318 1.90366 31.32
6 -127.5819 0.8216
7(絞り) ∞ 2.7485
8 -156.2470 8.1378 1.80518 25.46
9 15.2641 13.5251 1.74400 44.90
10 -331.6985 11.1455
11 -15.8418 2.0000 1.48749 70.45
12 -61.4038 0.2000
13 -223.6692 8.9345 1.90366 31.32
14 -41.3453 19.5838
像面 ∞ 0.0000
実施例５
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 155.1921 3.5615 1.72916 54.67
2 -775.9872 3.3753
3 -99.7608 2.0000 1.54814 45.82
4 100.9553 0.7615
5 29.6758 11.0000 1.91082 35.25
6 -861.7677 0.4771
7(絞り) ∞ 3.0506
8 -70.2299 11.0000 1.84666 23.78
9 18.5221 11.0885 1.74400 44.90
10 -58.5669 9.1836
11 -15.7476 3.3116 1.51680 64.20
12 324.8119 0.2000
13 249.5775 11.0000 1.90366 31.32
14 -47.4096 19.9900
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 155.1921 3.5615 1.72916 54.67
2 -775.9872 3.3753
3 -99.7608 2.0000 1.54814 45.82
4 100.9553 0.7615
5 29.6758 11.0000 1.91082 35.25
6 -861.7677 0.4771
7(絞り) ∞ 3.0506
8 -70.2299 11.0000 1.84666 23.78
9 18.5221 11.0885 1.74400 44.90
10 -58.5669 9.1836
11 -15.7476 3.3116 1.51680 64.20
12 324.8119 0.2000
13 249.5775 11.0000 1.90366 31.32
14 -47.4096 19.9900
像面 ∞ 0.0000
実施例６
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 38.5015 5.1575 1.77250 49.62
2 92.2359 4.9194
3 -95.4456 2.0000 1.54814 45.82
4 26.4720 3.0760
5 28.9077 10.2605 1.91082 35.25
6 -127.1202 -0.0759
7(絞り) ∞ 3.2640
8 -82.2886 2.9531 1.84666 23.78
9 21.3846 10.7062 1.74400 44.90
10 -86.4334 16.7099
11 -15.9932 2.0000 1.51680 64.20
12 -55.7454 0.2000
13 -102.7786 8.8393 1.90366 31.32
14 -35.7502 19.9900
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 38.5015 5.1575 1.77250 49.62
2 92.2359 4.9194
3 -95.4456 2.0000 1.54814 45.82
4 26.4720 3.0760
5 28.9077 10.2605 1.91082 35.25
6 -127.1202 -0.0759
7(絞り) ∞ 3.2640
8 -82.2886 2.9531 1.84666 23.78
9 21.3846 10.7062 1.74400 44.90
10 -86.4334 16.7099
11 -15.9932 2.0000 1.51680 64.20
12 -55.7454 0.2000
13 -102.7786 8.8393 1.90366 31.32
14 -35.7502 19.9900
像面 ∞ 0.0000
実施例７
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 40.2762 4.4023 1.77250 49.62
2 79.1505 5.0246
3 -76.4616 2.0000 1.54814 45.82
4 32.7380 2.8964
5 35.3451 8.2471 1.91082 35.25
6 -78.9344 -0.4922
7(絞り) ∞ 3.2773
8 -49.8876 2.0440 1.84666 23.78
9 29.1169 9.4560 1.74400 44.90
10 -74.8935 24.0954
11 -18.7125 2.0000 1.51680 64.20
12 -51.6408 0.2060
13 -571.9936 6.8531 1.90366 31.32
14 -65.4153 19.9900
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 40.2762 4.4023 1.77250 49.62
2 79.1505 5.0246
3 -76.4616 2.0000 1.54814 45.82
4 32.7380 2.8964
5 35.3451 8.2471 1.91082 35.25
6 -78.9344 -0.4922
7(絞り) ∞ 3.2773
8 -49.8876 2.0440 1.84666 23.78
9 29.1169 9.4560 1.74400 44.90
10 -74.8935 24.0954
11 -18.7125 2.0000 1.51680 64.20
12 -51.6408 0.2060
13 -571.9936 6.8531 1.90366 31.32
14 -65.4153 19.9900
像面 ∞ 0.0000
実施例８
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 33.7297 5.2448 1.77250 49.62
2 67.4782 4.7303
3 -245.8809 2.0000 1.54814 45.82
4 24.3321 3.1577
5 26.4109 8.0975 1.91082 35.25
6 341.0720 0.3002
7(絞り) ∞ 0.9224
8 281.7845 11.0000 1.84666 23.78
9 14.9594 11.6589 1.74400 44.90
10 -5088.6919 11.1229
11 -15.0960 2.0000 1.51680 64.20
12 -54.8397 0.2000
13 -175.8000 9.5754 1.90366 31.32
14 -37.1343 19.9900
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 33.7297 5.2448 1.77250 49.62
2 67.4782 4.7303
3 -245.8809 2.0000 1.54814 45.82
4 24.3321 3.1577
5 26.4109 8.0975 1.91082 35.25
6 341.0720 0.3002
7(絞り) ∞ 0.9224
8 281.7845 11.0000 1.84666 23.78
9 14.9594 11.6589 1.74400 44.90
10 -5088.6919 11.1229
11 -15.0960 2.0000 1.51680 64.20
12 -54.8397 0.2000
13 -175.8000 9.5754 1.90366 31.32
14 -37.1343 19.9900
像面 ∞ 0.0000
実施例９
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 34.0501 6.2239 1.77250 49.62
2 89.3201 5.2302
3 -97.0020 2.0000 1.60342 38.01
4 22.5883 3.4864
5 27.4401 13.1941 1.91082 35.25
6 -103.3140 0.0130
7(絞り) ∞ 3.3094
8 304.1112 2.0000 1.76182 26.61
9 14.5000 11.5362 1.63854 55.45
10 109.8628 11.6098
11 -14.9028 2.0000 1.48749 70.45
12 -35.3861 0.2000
13 -106.5011 9.2071 1.90366 31.32
14 -34.4712 19.9900
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 34.0501 6.2239 1.77250 49.62
2 89.3201 5.2302
3 -97.0020 2.0000 1.60342 38.01
4 22.5883 3.4864
5 27.4401 13.1941 1.91082 35.25
6 -103.3140 0.0130
7(絞り) ∞ 3.3094
8 304.1112 2.0000 1.76182 26.61
9 14.5000 11.5362 1.63854 55.45
10 109.8628 11.6098
11 -14.9028 2.0000 1.48749 70.45
12 -35.3861 0.2000
13 -106.5011 9.2071 1.90366 31.32
14 -34.4712 19.9900
像面 ∞ 0.0000
実施例１０
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 31.8887 5.4441 1.77250 49.62
2 57.8337 4.3959
3 247.9907 2.0000 1.68893 31.16
4 30.8533 2.3110
5 24.2585 6.2591 1.91082 35.25
6 184.9313 2.0199
7(絞り) ∞ 2.9467
8 -74.1578 4.6702 1.80518 25.46
9 15.0127 8.6504 1.72342 37.99
10 -59.0282 8.9329
11 -13.9332 4.6167 1.48749 70.45
12 -89.0266 0.2000
13 -356.8415 11.0000 1.91082 35.25
14 -42.1462 19.9900
像面 ∞ 0.0000
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1 31.8887 5.4441 1.77250 49.62
2 57.8337 4.3959
3 247.9907 2.0000 1.68893 31.16
4 30.8533 2.3110
5 24.2585 6.2591 1.91082 35.25
6 184.9313 2.0199
7(絞り) ∞ 2.9467
8 -74.1578 4.6702 1.80518 25.46
9 15.0127 8.6504 1.72342 37.99
10 -59.0282 8.9329
11 -13.9332 4.6167 1.48749 70.45
12 -89.0266 0.2000
13 -356.8415 11.0000 1.91082 35.25
14 -42.1462 19.9900
像面 ∞ 0.0000
ＤＵ デジタル機器（光学機器）
ＬＵ 撮像光学装置
ＬＮ 結像光学系（撮像光学系，投影光学系）
ＧｒＦ 前群
ＧｒＲ 後群
Ｌ１〜Ｌ７ 第１〜第７レンズ
Ｌ４５ 接合レンズ
ＳＴ 絞り（開口絞り）
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 受光面（撮像面）
ＩＭ 像面（光学像，画像）
ＡＸ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリー
４ 操作部
５ 表示部
ＰＪ プロジェクター（光学機器）
１１ スクリーン面
１２ 光源
１３ 照明光学系
１４ 画像表示素子
１５ 制御部
１６ アクチュエーター
ＰＲ プリズム
ＬＵ 撮像光学装置
ＬＮ 結像光学系（撮像光学系，投影光学系）
ＧｒＦ 前群
ＧｒＲ 後群
Ｌ１〜Ｌ７ 第１〜第７レンズ
Ｌ４５ 接合レンズ
ＳＴ 絞り（開口絞り）
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 受光面（撮像面）
ＩＭ 像面（光学像，画像）
ＡＸ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリー
４ 操作部
５ 表示部
ＰＪ プロジェクター（光学機器）
１１ スクリーン面
１２ 光源
１３ 照明光学系
１４ 画像表示素子
１５ 制御部
１６ アクチュエーター
ＰＲ プリズム
Claims (7)
- 物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなる結像光学系であって、
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする結像光学系；
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
２．０＜ｆ１／ｆ３＜６．０ …（４）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
ｆ１：第１レンズの焦点距離、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
である。 - 物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなる結像光学系であって、
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする結像光学系；
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
０．５＜ｆ２／ｆ６＜４．０ …（５）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
ｆ２：第２レンズの焦点距離、
ｆ６：第６レンズの焦点距離、
である。 - 物体側より順に、正パワーを有する前群と、絞りと、負パワーを有する後群と、からなる結像光学系であって、
前記絞りに隣り合って位置するレンズが接合レンズであり、半画角ωが２２．５°以上であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
前記前群が、物体側から順に、少なくとも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、物体側に凸面を向けた正レンズとから構成されており、前記後群が、物体側から順に、少なくとも接合面が物体側に凸面となっている負レンズ及び正レンズからなる前記接合レンズと、物体側に強い凹面を向けた負レンズと、像面側に凸面を向けた正レンズとから構成されていることを特徴とする結像光学系；
３＜ｆ／ＢＦ＜４．３ …（１）
−０．５＜ｆＦ／ｆＲ＜−０．１ …（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ＢＦ：バックフォーカス、
ｆＦ：前群の焦点距離、
ｆＲ：後群の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の結像光学系；
１＜ＴＬ／ｆ＜１．５ …（３）
ただし、
ＴＬ：光学全長（像面まで含む。）、
である。 - 前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の結像光学系；
｜（Ｒ２Ｂ−Ｒ３Ａ）／（Ｒ２Ｂ＋Ｒ３Ａ）｜＜０．６ …（６）
ただし、
Ｒ２Ｂ：第２レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ３Ａ：第３レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。 - 前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の結像光学系；
｜（｜Ｒ３Ｂ｜−｜Ｒ４Ａ｜）／（｜Ｒ３Ｂ｜＋｜Ｒ４Ａ｜）｜＜０．２ …（７）
ただし、
Ｒ３Ｂ：第３レンズの像側面の近軸曲率半径、
Ｒ４Ａ：第４レンズの物体側面の近軸曲率半径、
である。 - 前記前群が、物体側より順に、正パワーを有する第１レンズと、負パワーを有する第２レンズと、正パワーを有する第３レンズとからなり、前記後群が、物体側より順に、第４レンズ及び第５レンズからなり負パワーを有する前記接合レンズと、負パワーを有する第６レンズと、正パワーを有する第７レンズとからなり、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の結像光学系；
−４．０＜（ｖｄ６−ｖｄ２）／（ｖｄ７−ｖｄ１）＜０ …（８）
ただし、
ｖｄ１：第１レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ６：第６レンズのｄ線におけるアッベ数、
ｖｄ７：第７レンズのｄ線におけるアッベ数、
である。
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|---|---|---|---|
| JP2013032221A JP6149423B2 (ja) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | 結像光学系 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013032221A JP6149423B2 (ja) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | 結像光学系 |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH04217219A (ja) * | 1990-12-19 | 1992-08-07 | Olympus Optical Co Ltd | ズームレンズ |
| JP3173277B2 (ja) * | 1994-03-15 | 2001-06-04 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ |
| JP3432050B2 (ja) * | 1995-07-21 | 2003-07-28 | オリンパス光学工業株式会社 | 高変倍３群ズームレンズ |
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