JP6253379B2 - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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、デジタルビデオカメラ、監視用カメラ、ＴＶカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系に好適なものである。

近年、固体撮像素子を有する撮像装置に用いられる光学系は高解像度で携帯性が良く、小型で広範囲の撮影が容易なことから広画角であることが要求されている。また、最も像側のレンズ面と撮像面との間にローパスフィルターや色補正フィルター等の各種光学素子が配置されることから、比較的長いバックフォーカスを有すること等が要求されている。

従来、これらの要求を満足する光学系として、物体側から像側へ順に負の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群からなり、全系の焦点距離がバックフォーカスより短いレトロフォーカス型の光学系が知られている（特許文献１，２）。特許文献１，２では所定の長さのバックフォーカスを有し、全系の小型化を図った光学系を開示している。

特開平８−２２０４２７号公報 特開２００７−２２５９５９号公報

レトロフォーカス型の光学系は長いバックフォーカスを確保しつつ広画角化を図るのが容易である。レトロフォーカス型の光学系では、開口絞りに対して物体側に負の屈折力の前群を配置し、像側に正の屈折力の後群を配置する。開口絞りを挟んで非対称な屈折力配置となるため、一般に、ガウス型などをはじめとした対称的な屈折力配置の光学系に対して、コマ収差、歪曲、倍率色収差などの非対称に起因する諸収差の発生が多くなる傾向がある。

一方、光学系の小型化を図るためには、光学系全体のレンズ枚数を少なくし、かつ、各レンズの屈折力を強めれば良い。しかしながら、そのようにすると各レンズ面の曲率が強くなる。その結果として、球面収差、コマ収差、サジタルフレア等の諸収差が多く発生し、光学性能が低下してくる。

レトロフォーカス型の光学系において、レンズ全長を短くしたまま、十分な長さのバックフォーカスを確保するためには、前群の負の屈折力を強める必要がある。しかしながらそうすると、球面収差やコマ収差等の諸収差が更に多く発生してくる。

バックフォーカスが長く、全系が小型で、しかも広画角で、画面全体にわたり高い光学性能を得るには、光学系中の開口絞りの前後のレンズ系の屈折力やレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。これらの設定が適切でないと小型で広画角で高い光学性能の光学系を得るのが困難になってくる。

本発明は、バックフォーカスが長く全系が小型で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光学系の提供を目的とする。

本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群から成る光学系であって、
前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズＲＧ１、負の屈折力のレンズＲＧ２、正の屈折力のレンズＲＧ３、正の屈折力のレンズＲＧ４より構成され、
前記レンズＲＧ１と前記レンズＲＧ２とは接合されており、前記レンズＲＧ２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズであり、
全系のレンズ総厚をＤ、全系の焦点距離をｆとするとき、
０．５＜Ｄ／ｆ≦１．３９
なる条件式を満たす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配置された、負の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群から成る光学系であって、
前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズＲＧ１、負の屈折力のレンズＲＧ２、正の屈折力のレンズＲＧ３、正の屈折力のレンズＲＧ４より構成され、
前記レンズＲＧ１と前記レンズＲＧ２とは接合されており、前記レンズＲＧ２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズであり、
前記レンズＲＧ３の材料の屈折率をＮｄＲ３、アッベ数をνｄＲ３、部分分散比をθｇＦＲ３とするとき、
１．５５＜ＮｄＲ３＜１．６５
θｇＦＲ３−（−０．００１６８２・νｄＲ３＋０．６４３８）＞０．０１
なる条件式を満たすことを特徴としている。

本発明によれば、バックフォーカスが長く全系が小型で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光学系が得られる。

実施例１の光学系のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 実施例１の光学系の無限遠合焦時の縦収差図と横収差図 実施例２の光学系のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 実施例２の光学系の無限遠合焦時の縦収差図と横収差図 実施例３の光学系のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 実施例３の光学系の無限遠合焦時の縦収差図と横収差図 実施例４の光学系のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 実施例４の光学系の無限遠合焦時の縦収差図と横収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置における最良の形態を述べる。本発明の光学系は、焦点距離がレンズ全長（最も物体側のレンズの物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離）よりも短い、いわゆるレトロフォーカス型の光学系である。本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群から構成されている。

図１は本発明の実施例１のレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ）は実施例１の無限遠に合焦したときの縦収差図と横収差図である。図３は本発明の実施例２のレンズ断面図である。図４（Ａ），（Ｂ）は実施例２の無限遠に合焦したときの縦収差図と横収差図である。図５は本発明の実施例３のレンズ断面図である。図６（Ａ），（Ｂ）は実施例３の無限遠に合焦したときの縦収差図と横収差図である。図７は本発明の実施例４のレンズ断面図である。図８（Ａ），（Ｂ）は実施例４の無限遠に合焦したときの縦収差図と横収差図である。図９は本発明の光学系を備えるカメラ（撮像装置）の概略図である。

各実施例の光学系は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、銀塩フィルム用カメラ等の撮像装置（光学装置）に用いられる撮像光学系として好適なものである。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など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側、右方が被投射画像側となる。

レンズ断面図において、ＬＡは光学系である。光学系ＬＡは開口絞りＳＰを挟んで物体側に負の屈折力の前群ＦＢと像側に正の屈折力の後群ＲＢを有する構成よりなっている。Ｐは有害光をカットするフレアーカット絞り（光線カット）である。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、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。

それぞれの縦収差図は、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差を表している。球面収差を示す図において、実線のｄはｄ線（５８７．６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（４３５．８ｎｍ）を表している。また、非点収差を示す図において、実線のΔＳはｄ線のサジタル方向ΔＳ、破線のΔＭはｄ線のメリディオナル方向ΔＭを表している。また、歪曲を示す図は、ｄ線における歪曲を表している。倍率色収差はｄ線に対するｇ線について表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは撮影画角の半画角（度）を示す。

それぞれの横収差において実線のΔＭはｄ線のメリディオナル像面、点線のΔＳはサジタル像面を示している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは撮影画角の半画角（度）を示す。各実施例の光学系は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の前群ＦＢ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＲＢで構成される。こうした屈折力配置とすることで、長いバックフォーカスを容易にしている。

後群ＲＢは全体として正の屈折力を有している。このとき、後群ＲＢを正の屈折力を持つレンズだけで構成すると、球面収差、像面湾曲、色収差等の諸収差の補正を良好に行うのが困難となる。そこで、後群ＲＢを負レンズを含めた複数のレンズより構成している。具体的には、全系の小型化を図りつつ、高い光学性能を得るために、後群ＲＢを３つの正レンズと、１つの負レンズより構成している。

例えば、後群ＲＢに含まれる正レンズの数を２つ以下にすると、各々の正レンズの屈折力が非常に強くなり、コマ収差や非点収差が増加し、これらの諸収差を良好に補正することが困難になる。逆に、正レンズの数を４つ以上にすると、光学性能は良好に維持することができるが、光学系全体の小型化が困難になる。一方、後群ＲＢは全体としては正の屈折力を有するため、後群ＲＢが２つ以上の負レンズを有すると、それに呼応して正レンズの数も増加せねばならず、光学系全体の小型化が困難になる。

以上の理由により、各実施例において光学系の後群ＲＢを、３つの正レンズと、１つの負レンズの、合計４つのレンズで構成し、これにより全系の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得ている。

次に、後群ＲＢ内の３つの正レンズと１つの負レンズの配置順について説明する。後群ＲＢに含まれる負レンズは、球面収差や非点収差を補正する光学作用を持っている。そのためには、負レンズに適度な屈折力をつけることが必要になる。

負レンズは入射光束を発散させるため、光線の入射高が大きいところに強い負の屈折力の作用をする負レンズを配置すると、負レンズより像側の各レンズの有効径が大きくなり、光学系の小型化が困難になる。光学系の小型化を優先すれば、負レンズの屈折力を弱くせざるをえず、この結果、収差を良好に補正するのが困難になる。このため負レンズは、なるべく光線の入射高が低いところに配置することが好ましい。

仮に後群ＲＢのレンズ構成を、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズのレンズ構成とすると、負レンズよりサジタルフレアが多く発生し、これを補正することが困難となる。

これらの点を鑑みて、各実施例の光学系は後群ＲＢを物体側から像側へ順に、正レンズＲＧ１、負レンズＲＧ２、正レンズＲＧ３、正レンズＲＧ４の順に配置する。これにより、全系の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得ている。そして、正レンズＲＧ１と、負レンズＲＧ２を接合した接合レンズより構成している。接合レンズを有することによって、正レンズＲＧ１の像側のレンズ面、および、負レンズＲＧ２の物体側のレンズ面において（軸上光束における）高次の球面収差や、サジタルフレアが発生するのを軽減している。

このように正レンズＲＧ１と負レンズＲＧ２を接合した接合レンズで構成することで、良好な光学性能を備えた光学系を得ている。そして後群ＲＢにおける、物体側から２番目に配置された負レンズＲＧ２を、物体側に凹面を向けたメニスカス形状より構成している。負レンズＲＧ２が物体側に凸面を向けたメニスカス形状であったり、両凹形状であったりすると、負レンズＲＧ２の物体側のレンズ面で光線が像側に大きく跳ね上げられる。この結果、コマ収差や非点収差が大きく発生してくる。
従って、負レンズＲＧ２を物体側に凹面を向けたメニスカス形状とすることで、良好な光学性能を備えた撮像光学系を得ている。

以上のように、各実施例では、球面収差、コマ収差、サジタルフレア等の諸収差を最小限に抑え、かつ、レンズ枚数が少なく全系の小型化が容易な、広画角で長いバックフォーカスが得られるレトロフォーカス型の光学系を得ている。

各実施例において無限遠から近距離へのフォーカシングは、全系を一体的に物体側へ移動すること、又は前群ＦＢと後群ＲＢの移動量を変えつつ、物体側へ移動すること（フローティング）で行っている。又は前群ＦＢと後群ＲＢのいずれか一方を光軸上移動させることで行っている。

次に、各実施例の光学系における、より好ましい構成について説明する。レンズＲＧ２の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ２ａ、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２ｂとする。前群ＦＢの焦点距離をｆＦとする。後群ＲＢの焦点距離をｆＲとする。全系の焦点距離をｆとする。レンズＲＧ３の材料の屈折率をＮｄＲ３、アッベ数をνｄＲ３、部分分散比をθｇＦＲ３とする。バックフォーカスをＢＦとする。全系のレンズ総厚をＤとする。レンズＦＧ１の材料の屈折率をＮｄＦ１とする。

ここで、Ｎｇをｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する屈折率、Ｎｄをｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、ＮＦをＦ線（波長４８６．１ｎｍ）に対する屈折率、
ＮＣをＣ線（波長６５６．３ｎｍ）に対する屈折率、とする。このとき、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦは、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
である。

また、レンズ総厚Ｄは、最も物体側のレンズの物体側のレンズ面から最も像側のレンズの像側のレンズ面までの光軸上の距離である。つまり、レンズ総厚をＤ、レンズ全長をＬ（最も物体側のレンズの物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離）とバックフォーカスＢＦとの間には、
Ｄ＋ＢＦ＝Ｌ
の関係式が成り立つ。

光学系として撮像光学系の多くにおいては、光学系内の最終レンズ面と像面との間に、各種フィルタ、カバーガラス、プリズム等、実質的に屈折力を有さない光学素子を挿入する場合がある。こうした光学素子については、レンズ総厚Ｄには含まれないものとする。実質的に屈折力を有するレンズ系における、第１レンズ面から最終レンズ面までの光軸上の距離がレンズ総厚Ｄである。

このとき次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
−３．０＜（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ）／（Ｒ２ａ−Ｒ２ｂ）＜−１．１ ・・・（１）
１．５＜｜ｆＦ／ｆ｜＜８．０ ・・・（２）
０．５０＜ｆＲ／ｆ＜１．２０ ・・・（３）
１．５５＜ＮｄＲ３＜１．６５ ・・・（４）
θｇＦＲ３−（−０．００１６８２・νｄＲ３＋０．６４３８）＞０．０１・・・（５）
１．０＜ＢＦ／ｆ＜２．５ ・・・（６）
０．５＜Ｄ／ｆ≦１．３９ ・・・（７）
１．７５＜ＮｄＦ１ ・・・（８）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（１）は、後群ＲＢの負レンズＲＧ２のレンズ形状（形状因子）について規定する。条件式（１）の上限を超えると、負レンズＲＧ２の物体側のレンズ面で光線が大きく跳ね上げられ、コマ収差や非点収差が大きく発生してくる。また条件式（１）の下限を超えると、サジタルフレアの補正が困難になる。加えて、負レンズＲＧ２の物体側のレンズ面の曲率半径が小さくなり、製造が困難なレンズ形状となる。

条件式（１）を満たすことで、良好な光学性能の光学系を得ている。条件式（２）は、全系の焦点距離に対する前群ＦＢの焦点距離の比について規定する。条件式（２）の下限を超えると、前群ＦＢの負の屈折力が強くなり（負の屈折力の絶対値が大きくなり）、前群ＦＢから球面収差が多く発生する。これを補正するためには後群ＲＢの正の屈折力も強くする必要がある。そうすると、負レンズＲＧ２の負の屈折力を強くすることが困難になる。

結果として、光学系全体での球面収差、非点収差、そしてコマ収差等を良好に補正することが困難になる。条件式（２）の上限を超えると、前群ＦＢの負の屈折力が弱くなる（負の屈折力の絶対値が小さくなる）と、前群ＦＢと後群ＲＢとの主点間隔が大きくなり、全系の小型化が困難になる。条件式（２）を満たすことで、全系の小型化を図りつつ、良好な光学性能の光学系を得ることが容易となる。

条件式（３）は、全系の焦点距離に対する後群ＲＢの焦点距離の比について規定する。条件式（３）の上限を超えて、後群ＲＢの屈折力が弱くなりすぎると、長いバックフォーカスを得るのが困難になる。条件式（３）の下限を超えて、後群ＲＢの屈折力が強くなりすぎると、球面収差や非点収差等の諸収差を良好に補正することが困難になる。条件式（３）を満たすことで、良好な光学性能を有し、かつ、長いバックフォーカスの撮像光学系を得ることが容易になる。

条件式（４）および条件式（５）は、正レンズＲＧ３の材料について規定する。条件式（４）の上限を超えると、必然的に材料の分散が大きくなり、倍率色収差、色のコマ収差等の色収差を良好に補正することが困難となる。条件式（４）の下限を超えると、ペッツバール和が正の方向に増大し、像面湾曲、非点収差が増大し、これらの諸収差を補正することが困難になる。また、条件式（５）の下限を超えると、倍率色収差を良好に補正することが困難になる。条件式（４）および条件式（５）を満たすことで、良好な光学性能の光学系を得ることが容易となる。

条件式（６）はバックフォーカスに関する。条件式（６）はバックフォーカスを全系の焦点距離で規格化して示している。条件式（６）の上限を超えると、光学系は強いレトロフォーカス型の屈折力配置となり、前群ＦＢの負の屈折力、もしくは、後群ＲＢの正の屈折力を更に強くする必要がある。こうした屈折力配置を実現するためには、各単レンズの屈折力の絶対値を大きくする必要がある。

そうすると、レンズ総厚を維持したままでは球面収差、コマ収差、そして像面湾曲をはじめとする諸収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。これらの諸収差を良好に補正して高い光学性能を得るためには、レンズ枚数を増やす必要があり、この結果、全系が大型化してくる。また、条件式（６）の下限は、十分な長さのバックフォーカスを確保しつつ広画角化を図るためのものである。条件式（６）を満たすようにバックフォーカスの長さを設定すると、高い光学性能を有しつつ、全系の小型化がより容易となる。

条件式（７）は全系のレンズ総厚に関する。条件式（７）はレンズ総厚を焦点距離で規格化している。条件式（７）の下限を超えると、レンズ総厚が薄くなりすぎ、結果的に前群ＦＢの負の屈折力、もしくは後群ＲＢの正の屈折力が強くなりすぎて、良好な光学性能を保つことが困難となる。条件式（７）の上限を超えて、レンズ総厚が厚くなりすぎると全系が大型化し、全系の小型化が困難になる。条件式（６）および条件式（７）を満たすことで、良好な光学性能を有し、全系が小型化で、しかも長いバックフォーカスの光学系を得ることが容易になる。

条件式（８）を満足すると、像面湾曲、非点収差等を良好に補正することができ、良好な光学性能の撮像光学系を得るのが容易になる。

更に好ましくは、条件式（１）乃至（３）、（６）乃至（８）の数値範囲を、以下のように設定するのが良い。
−２．５＜（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ）／（Ｒ２ａ−Ｒ２ｂ）＜−１．４ ・・・（１ａ）
２．０＜｜ｆＦ／ｆ｜＜５．０ ・・・（２ａ）
０．７０＜ｆＲ／ｆ＜１．１８ ・・・（３ａ）
１．２＜ＢＦ／ｆ＜２．０ ・・・（６ａ）
０．９＜Ｄ／ｆ≦１．３９ ・・・（７ａ）
１．８０＜ＮｄＦ１ ・・・（８ａ）

以上のように各実施例によれば、球面収差、コマ収差、サジタルフレア等の諸収差を良好に補正し、かつ、レンズ枚数が少なく全系が小型で、かつ広画角で長いバックフォーカスが容易に得られる光学系を得ることができる。

各実施例において、正レンズＲＧ４は、非球面を有することが好ましい。軸外光束は、正レンズＲＧ４において光線の入射高が高く、軸上光束も正レンズＲＧ４において光線の入射高が比較的高い。このため、正レンズＲＧ４に非球面を設けることで、像面湾曲、球面収差等を良好に補正することができ、良好な光学性能の光学系を得ることが容易になる。なお、非球面を有するレンズ面は、物体側のレンズ面でも良いし、像側のレンズ面でも良い。また、その両方が非球面であっても構わない。

各実施例の光学系の前群ＦＢは、正の屈折力のレンズを１枚と、負の屈折力のレンズを１枚の、２枚のレンズで構成するのが良い。前群ＦＢは全体では負の屈折力を有するため、負レンズが必要となるが、１枚の正レンズを加えることで、歪曲や色収差等を良好に補正することが容易となる。また、光学系の小型化のためには、前群ＦＢを２枚のレンズで構成することが好ましい。これにより全系の小型化を図りつつ、良好な光学性能の光学系を得ることを容易としている。

更に好ましくは、前群ＦＢを、球面レンズのみで構成する場合は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズの順に配置するのが良い。また、前群ＦＢに非球面レンズを含める場合は、物体側から像側へ順に、負レンズ、正レンズの順に配置し、負レンズを非球面レンズとするのが良い。このように前群ＦＢを構成することで、歪曲や色収差等を良好に補正しつつ、全系の小型化を容易にしている。

次に、各実施例の光学系をデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置用の撮像光学系として用いたときの特徴について説明する。

［実施例１］
図１の実施例１の光学系について説明する。実施例１の光学系は、負の屈折力の前群ＦＢと、正の屈折力の後群ＲＢとで構成されている。図１のＩＰは像面を示す。また、前群ＦＢと後群ＲＢとの空気間隔にフレアーカット絞りＰ、および、開口絞りＳＰが配置されている。実施例１の光学系は、レトロフォーカス型の屈折力配置であり、広画角でありながら、長いバックフォーカスを確保している。

前群ＦＢは物体側から像側へ順に配置された、正レンズＦＧ１と、負レンズＦＧ２の２つのレンズで構成されている。後群ＲＢは物体側から像側へ順に配置された、正レンズＲＧ１、負レンズＲＧ２、正レンズＲＧ３、正レンズＲＧ４の４つのレンズで構成されている。後群ＲＢをこのようなレンズ構成とすることで、全系の小型化を図りつつ、球面収差、コマ収差、サジタルフレア等を良好に補正して高い光学性能を得ている。また、正レンズＲＧ１と負レンズＲＧ２とを接合した接合レンズとすることで、高次の球面収差やコマ収差等の諸収差の発生を軽減して、高い光学性能を得ている。

加えて、負レンズＲＧ２は物体側に凹面を向けたメニスカス形状より構成して、コマ収差や非点収差の発生を軽減して、高い光学性能を得ている。無限遠から至近距離へのフォーカシングは、全てのレンズが各々の空気間隔を保ったまま、一体的に物体側に繰り出すことで行う。このように、本実施例における光学系は、レンズ枚数が少なく全系が小型でありながら、諸収差が良好に補正された、高い光学性能を有している。

［実施例２］
図３の実施例２の光学系について説明する。実施例２のレンズ構成は実施例１と同じであり、実施例１と同様の効果を得ている。

［実施例３］
図５の実施例３の光学系について説明する。実施例３の光学系は、実施例１に比べて前群ＦＢが物体側から像側へ順に配置された、負レンズＦＧ１と、正レンズＦＧ２で構成されていること、そして負レンズＦＧ１と正レンズＦＧ２の間にフレアーカット絞りＰが配置されている点が異なっている。また負レンズＦＧ１が非球面形状のレンズ面を有することが異なっている。

更に無限遠から至近距離へのフォーカシングは、フォーカシングに際しての収差変動を少なくするために前群ＦＢと後群ＲＢとが、それぞれ異なる移動量で物体側に繰り出す方式（フローティング・フォーカシング方式）で行っている。この他の構成は実施例１と同じである。また得られる効果も実施例１と同じである。

［実施例４］
図７の実施例４の光学系について説明する。実施例４の光学系は、実施例１に比べて前群ＦＢが物体側から像側へ順に配置された、正レンズＦＧ１と、負レンズＦＧ２より構成され、正レンズＦＧ１と負レンズＦＧ２が接合された接合レンズとなっている点が異なっている。

本実施例では正レンズＲＧ１と負レンズＲＧ２とを接合した接合レンズとすることで、高次の球面収差やコマ収差の発生を軽減して、高い光学性能を得ている。この他の構成は実施例１と同じである。また得られる効果も実施例１と同じである。図９は本発明の撮像装置としての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乃至４までの光学系１よりなる撮像光学系である。

撮像光学系１０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、撮像光学系１０からの光束を上方に反射する。焦点板４は撮像光学系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上に光学系１０によって像側形成される。

このように光学系を一眼レフカメラ交換レンズ等の撮像光学系として適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。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。またクイックリターンミラーのないミラーレスの一眼レフカメラにも適用することができる。

以上のように各実施例によれば、球面収差、コマ収差、サジタルフレア等の諸収差を最小限に抑え、かつ、レンズ枚数が少なくコンパクト化が容易な、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を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以下に、実施例１乃至４に各々対応する数値実施例１乃至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、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、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。ｒｉおよびｄｉの単位はいずれもミリである。ＢＦはバックフォーカスである。

数値実施例３における間隔ｄ５の可変とｄ１３の可変は撮影倍率によって変化する。また、非球面は面番号の後に、＊の符号を付加して表している。非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を各次数の非球面係数とするとき、

で表す。なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。また、前述の各条件式に関係した数値を表１に示す。更に、表２に前述の各条件式に相当する数値を示す。

[数値実施例１]
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 23.706 2.83 1.91082 35.3 16.13
2 63.184 0.25 14.42
3 22.266 0.90 1.48749 70.2 12.89
4 7.213 4.00 10.11
5 ∞ 3.26 8.13（フレアーカット絞り）
6(絞り) ∞ 3.24 8.78
7 -16.321 4.82 1.69680 55.5 9.30
8 -8.400 0.80 1.80610 33.3 11.37
9 -36.438 0.20 13.67
10 227.537 4.39 1.59522 67.7 15.23
11 -15.547 0.90 16.72
12* -34.842 3.55 1.58313 59.4 17.76
13 -15.035 35.68 18.94
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000, A4=-5.24174e-005, A6= 5.25723e-008, A8=-3.53661e-009,
A10= 3.36031e-011, A12=-1.48386e-013

焦点距離 24.50
Fナンバー 2.88
半画角（度） 29.14
像高 13.66
レンズ全長 64.83
BF 35.68

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -62.02
2 6 22.08

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 40.28
2 3 -22.32
3 7 19.87
4 8 -13.72
5 10 24.62
6 12 42.54

[数値実施例２]
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 26.456 2.57 1.91082 35.3 17.00
2 72.300 0.80 15.55
3 21.142 0.90 1.48749 70.2 12.94
4 7.370 4.00 10.24
5 ∞ 3.40 8.13（フレアーカット絞り）
6(絞り) ∞ 3.74 8.80
7 -13.608 4.19 1.48749 70.2 9.37
8 -9.185 0.80 1.69895 30.1 11.72
9 -28.975 0.20 14.00
10 -165.950 4.67 1.59522 67.7 15.48
11 -13.401 0.15 17.12
12 -222.515 3.73 1.58313 59.4 18.86
13* -22.800 35.60 19.62
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000, A4= 2.44196e-005, A6= 3.14116e-008, A8= 3.06537e-010,
A10=-7.36366e-013

焦点距離 24.50
Fナンバー 2.88
半画角（度） 29.14
像高 13.66
レンズ全長 64.75
BF 35.60

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -61.94
2 6 22.15

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 44.62
2 3 -23.72
3 7 44.24
4 8 -19.57
5 10 24.21
6 12 43.27

[数値実施例３]
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 16.571 1.00 1.58313 59.4 14.20
2* 7.286 6.74 11.73
3 ∞ 0.10 9.04（フレアーカット絞り）
4 15.619 2.33 1.84666 23.9 9.33
5 28.557 (可変) 9.13
6(絞り) ∞ 3.90 9.33
7 -11.653 3.52 1.51633 64.1 9.58
8 -10.970 0.80 1.85478 24.8 10.77
9 -31.957 0.20 12.36
10 55.908 4.28 1.59522 67.7 14.50
11 -14.836 0.30 15.66
12* -42.297 2.81 1.58313 59.4 16.26
13 -16.285 (可変) 17.21
像面 ∞

非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000, A4=-1.40584e-004, A6= 2.13037e-007, A8=-1.82412e-007,
A10= 4.77447e-009, A12=-7.95356e-011

第12面
K = 0.00000e+000, A4=-8.57118e-005, A6=-2.87488e-008, A8=-4.94263e-009,
A10= 5.06855e-011, A12=-2.94893e-013

焦点距離 20.65
Fナンバー 2.88
半画角（度） 33.48
像高 13.66
レンズ全長 64.00
BF 35.30

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -92.19
2 6 24.06

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -23.22
2 4 37.61
3 7 131.46
4 8 -19.89
5 10 20.15
6 12 43.68

フォーカシングによる可変部の間隔に関するデータ
撮影倍率 d 5 d13
0.00 2.71 35.30
-0.15 2.02 38.53

[数値実施例４]
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 17.065 2.93 1.80400 46.6 14.57
2 6102.941 0.90 1.48749 70.2 13.29
3 7.510 3.00 9.83
4 ∞ 3.50 8.62（フレアーカット絞り）
5(絞り) ∞ 3.45 9.21
6 -16.988 5.16 1.51633 64.1 9.68
7 -8.400 0.80 1.73800 32.3 12.15
8 -28.541 0.20 14.72
9 -14284.291 4.80 1.59522 67.7 16.53
10 -14.519 0.71 17.94
11* -25.983 3.55 1.58313 59.4 18.68
12 -14.733 37.00 20.02
像面 ∞

非球面データ
第11面
K = 0.00000e+000, A4=-4.76647e-005, A6=-1.49243e-007, A8= 3.44448e-010,
A10=-8.30850e-012, A12= 1.01320e-014

焦点距離 27.59
Fナンバー 2.88
半画角（度） 26.34
像高 13.66
レンズ全長 66.00
BF 37.00

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -90.63
2 5 24.11

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 21.28
2 2 -15.43
3 6 26.71
4 7 -16.41
5 9 24.42
6 11 52.28

ＦＢ 前群 ＲＢ 後群
ＦＧ１ 前群ＦＢ内で、物体側から数えて１番目に配置されたレンズ
ＦＧ２ 前群ＦＢ内で、物体側から数えて２番目に配置されたレンズ
ＲＧ１ 後群ＲＢ内で、物体側から数えて１番目に配置されたレンズ
ＲＧ２ 後群ＲＢ内で、物体側から数えて２番目に配置されたレンズ
ＲＧ３ 後群ＲＢ内で、物体側から数えて３番目に配置されたレンズ
ＲＧ４ 後群ＲＢ内で、物体側から数えて４番目に配置されたレンズ
ＳＰ 開口絞り Ｐ フレアーカット絞り

Claims (11)

1. 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群から成る光学系であって、
   前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズＲＧ１、負の屈折力のレンズＲＧ２、正の屈折力のレンズＲＧ３、正の屈折力のレンズＲＧ４より構成され、
   前記レンズＲＧ１と前記レンズＲＧ２とは接合されており、前記レンズＲＧ２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズであり、
   全系のレンズ総厚をＤ、全系の焦点距離をｆとするとき、
   ０．５＜Ｄ／ｆ≦１．３９
   なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。
2. 前記レンズＲＧ２の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ２ａ、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２ｂとするとき、
   −３．０＜（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ）／（Ｒ２ａ−Ｒ２ｂ）＜−１．１
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記前群の焦点距離をｆＦ、全系の焦点距離をｆとするとき、
   １．５＜｜ｆＦ／ｆ｜＜８．０
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
4. 前記後群の焦点距離をｆＲ、全系の焦点距離をｆとするとき、
   ０．５０＜ｆＲ／ｆ＜１．２０
   なる条件式を満たす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. 前記前群と前記後群との間に配置されたフレアーカット絞りをさらに有す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. 前記レンズＲＧ３の材料の屈折率をＮｄＲ３、アッベ数をνｄＲ３、部分分散比をθｇＦＲ３とするとき、
   １．５５＜ＮｄＲ３＜１．６５
   θｇＦＲ３−（−０．００１６８２・νｄＲ３＋０．６４３８）＞０．０１
   なる条件式を満たす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. バックフォーカスをＢＦ、全系の焦点距離をｆとするとき、
   １．０＜ＢＦ／ｆ＜２．５
   なる条件式を満たす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. 前記前群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズＦＧ１、負の屈折力のレンズＦＧ２より構成され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. 前記レンズＦＧ１の材料の屈折率をＮｄＦ１とするとき、
   １．７５＜ＮｄＦ１
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光学系。
10. 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の前群、開口絞り、正の屈折力の後群から成る光学系であって、
    前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズＲＧ１、負の屈折力のレンズＲＧ２、正の屈折力のレンズＲＧ３、正の屈折力のレンズＲＧ４より構成され、
    前記レンズＲＧ１と前記レンズＲＧ２とは接合されており、前記レンズＲＧ２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズであり、
    前記レンズＲＧ３の材料の屈折率をＮｄＲ３、アッベ数をνｄＲ３、部分分散比をθｇＦＲ３とするとき、
    １．５５＜ＮｄＲ３＜１．６５
    θｇＦＲ３−（−０．００１６８２・νｄＲ３＋０．６４３８）＞０．０１
    なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学系と、前記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。