JP6296803B2 - 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。

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。光学系の焦点距離に対して同等程度またはそれ以上の長いバックフォーカスを有する光学系として、例えば、ガウス型、レトロフォーカス型、それらを変形した変形型等のいくつかの光学系が知られている（特許文献１、特許文献２）。

特許文献１では、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群で構成した光学系を開示している。 特許文献２では、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、開口絞りを有する正の屈折力の第２レンズ群で構成したレトロフォーカス型の光学系（広角レンズ）を開示している。

特開２００９−０５８６５１号公報 特開２０００−２３５１４５号公報

広画角の光学系として、ガウス型もしくはガウス型を変形した光学系においては、開口絞りを挟んで物体側に正の屈折力のレンズ群、像側に正の屈折力のレンズ群を配置している。この光学系では、屈折力の配置が開口絞りを中心として略対称となるため、コマ収差、歪曲収差、倍率色収差等の諸収差の補正が比較的容易である。しかしながら、球面収差、像面湾曲、非点隔差等の諸収差の補正が難しくなり、これらの諸収差を補正するためにはレンズ枚数を増加する必要がある。この結果、長いバックフォーカスを確保することが困難になり、また全系が大型化してくる傾向がある。

一方、レトロフォーカス型の光学系では、開口絞りを挟んで物体側に負の屈折力のレンズ群、像側に正の屈折力のレンズ群を配置している。このレトロフォーカス型の光学系では、ガウス型の光学系に比べて長いバックフォーカスを確保することが容易である。しかしながら、レトロフォーカス型の光学系では、屈折力配置が開口絞りに対して対称でないため、特に軸外収差を良好に補正することが困難となる。

バックフォーカスが長く、全系が小型で、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群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。特に開口絞りよりも像側のレンズ群のレンズ構成や各レンズの屈折力、非球面を用いるときにはどのレンズ面を非球面形状にするか等を適切に設定することが重要になってくる。

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。ここでバックフォーカスが長いとは光学系の焦点距離に対して長いことをいう。好ましくは焦点距離の１．１倍以上の長さのバックフォーカスを有することを言う。

本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群より構成される光学系において、
前記第２レンズ群は、最も像側に配置された正の屈折力のレンズＬ２４と、前記レンズＬ２４の物体側に空気間隔を隔てて配置され、非球面形状のレンズ面を有するレンズＬ２３とを有しており、
前記レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４、前記レンズＬ２４の材料の屈折率をｎ２４、前記レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、全系の焦点距離をｆ、無限遠にフォーカスしているときのバックフォーカスをＢＦとするとき、
０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００
１．６０＜ｎ２４＜２．００
２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜
１．１０＜ＢＦ／ｆ＜２．００
なる条件式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配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群より構成される光学系において、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力のレンズＬ２１、正の屈折力のレンズＬ２２、非球面形状のレンズ面を有するレンズＬ２３、正の屈折力のレンズＬ２４より構成され、
前記レンズＬ２３と前記レンズＬ２４は空気間隔を隔てて配置されており、
前記レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４、前記レンズＬ２４の材料の屈折率をｎ２４、前記レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、全系の焦点距離をｆとするとき、
０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００
１．６０＜ｎ２４＜２．００
２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜
なる条件式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配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群より構成される光学系において、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、非球面形状のレンズ面を含む正又は負の屈折力のレンズＬ２３、像側に凸面を向けた正レンズＬ２４より構成され、
前記レンズＬ２３と前記正レンズＬ２４は空気間隔を隔てて配置されており、
前記レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４、前記レンズＬ２４の材料の屈折率をｎ２４、前記レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、全系の焦点距離をｆとするとき、
０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００
１．６０＜ｎ２４＜２．００
２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜
なる条件式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配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群より構成される光学系において、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、非球面形状のレンズ面を含む正又は負の屈折力のレンズＬ２３、像側に凸面を向けた正レンズＬ２４より構成され、
前記レンズＬ２３と前記正レンズＬ２４は空気間隔を隔てて配置されており、
前記レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４、前記レンズＬ２４の材料の屈折率をｎ２４、前記レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、全系の焦点距離をｆとするとき、
０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００
１．６０＜ｎ２４＜２．００
２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜
なる条件式を満足する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 実施例１の光学系の無限遠合焦時の縦収差図 実施例２の光学系のレンズ断面図 実施例２の光学系の無限遠合焦時の縦収差図 実施例３の光学系のレンズ断面図 実施例３の光学系の無限遠合焦時の縦収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群から構成されている。第２レンズ群の最も像側に配置されたレンズは、正の屈折力のレンズＬ２４である。レンズＬ２４の物体側に配置されたレンズは、非球面形状のレンズ面を有するレンズＬ２３である。レンズＬ２３とレンズＬ２４とは、空気間隔をおいて配置されている。

図１は本発明の実施例１のレンズ断面図である。図２は実施例１の無限遠に合焦したときの縦収差図である。図３は本発明の実施例２のレンズ断面図である。図４は実施例２の無限遠に合焦したときの縦収差図である。図５は本発明の実施例３のレンズ断面図である。図６は実施例３の無限遠に合焦したときの縦収差図である。図７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、ＯＬは光学系である。光学系ＯＬは開口絞りＳＰを挟んで物体側に正又は負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と像側に正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２を有する構成よりなっている。

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）の撮像面に相当し、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。ＯＡは光学系ＯＬの光軸である。

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。

各実施例の光学系は、物体側から像側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳＰと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２で構成される。開口絞りＳＰを挟むように、物体側に第１レンズ群Ｇ１が配置され、像側に第２レンズ群Ｇ２が配置されている。

第１レンズ群Ｇ１の物体側に開口絞りが配置された光学系（前絞り光学系）においては、第２レンズ群Ｇ２の有効径が増大してくる。また、第２レンズ群Ｇ２の像側に開口絞りが配置された光学系（後絞り光学系）では、第１レンズ群Ｇ１の有効径が増大してくる。これに対して開口絞りを挟むように、物体側と像側に各々レンズ群を配置する構成では光学系の小型化が容易になる。

また、開口絞りの物体側と像側にレンズ群を配置すると、開口絞りの物体側と像側のレンズ群のパワー配置に関する自由度が増す。このため、前絞り光学系や後絞り光学系に対して、像面湾曲や歪曲収差等の諸収差を補正するのが容易になる。

従って、各実施例の光学系においては、物体側から像側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳＰと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２で構成している。これにより全系の小型化を図りつつ、かつ、良好な光学性能を得ている。

各実施例の光学系における第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、負の屈折力のレンズＬ２１、正の屈折力のレンズＬ２２、像側又は物体側のレンズ面が非球面形状のレンズＬ２３、正の屈折力のレンズＬ２４により構成される。最も像側に正の屈折力のレンズＬ２４を配置することで、長いバックフォーカスを確保している。レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４とする。また、レンズＬ２４の材料のｄ線に対する屈折率をｎ２４とする。更に、光学系ＯＬの全系の焦点距離をｆとする。

このとき、
０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００ ・・・（１）
１．６０＜ｎ２４＜２．００ ・・・（２）
２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜ ・・・（３）
なる条件式を満足している。なお、｜Ａ｜は数式Ａの絶対値を表している。

次に各条件式の技術的な意味について説明する。条件式（１）は、光学系ＯＬ内で最も像側に配置されたレンズＬ２４の正の屈折力に関する。レンズＬ２４の焦点距離を、全系の焦点距離で割って規格化した値で示してある。この条件式（１）を満足することで、全系の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得ている。

条件式（１）が下限値を下回ると、レンズ総厚を小さくすることが容易となる。更に高い光学性能を維持したまま長いバックフォーカスを確保するのが困難になる。具体的には、球面収差がレンズＬ２４において補正不足となり、結像性能が低下してくる。また、ペッツバール和が正の方向に大きくなり、像面湾曲および非点隔差が増大する。

条件式（１）が上限値を上回って、レンズＬ２４の屈折力が弱くなると、レンズＬ２３およびレンズＬ２４における瞳近軸光線の入射高を高くすることが困難となる。この結果、レンズＬ２３の非球面で像面湾曲や非点隔差を補正するのが困難になる。また、ペッツバール和が正の方向に増大するのを軽減するためには、第２レンズ群Ｇ２内のレンズＬ２１の材料の屈折率を小さくせざるを得なくなる。このため、開口絞りＳＰにおける軸上光線の入射高が高くなり、開口絞りＳＰの開口径が大きくなる。

一般的な光学系においては、開口絞りＳＰの開口径を可変にするため、開口絞りＳＰの外部には駆動機構を有する場合が多く、開口絞りＳＰの開口径が大きくなると、光学系の小型化が困難になる。特許文献２で開示されている光学系では、最も像側に配置された正レンズの屈折力が弱いために、像面湾曲をはじめとする収差を良好に補正することが難しい。これに対して本発明の各実施例の光学系は、最も像側に配置されたレンズＬ２４の屈折力に関する条件式（１）を満たすことによって、収差を良好に補正している。

このように条件式（１）を満足することにより、全系の小型化を図りつつ、高い光学性能を得ている。

条件式（２）は、光学系ＯＬ内で最も像側に配置されたレンズＬ２４の材料の屈折率に関する。この条件式（２）を満足することで、全系の小型化を図りつつ良好な光学性能を得ている。条件式（２）が下限値を下回ると、ペッツバール和が正の方向に大きくなるため、アンダー側の像面湾曲が増大し、結像性能が劣化してくる。また、特定の屈折力を得るために必要なレンズ厚が大きくなるため、光学系の小型化が困難になる。

条件式（２）が上限値を上回ると、レンズＬ２４において光線が大きく曲げられるため、瞳近軸光線の入射高が高くなり、コマ収差が増大する。加えて、材料の屈折率が大きくなると低分散の硝材を得ることが困難になり、倍率色収差を良好に補正することが困難になり、結像性能が劣化してくる。なお、ここで硝材とは、光学ガラスに限定されるものでは無く、光学プラスチックなどの樹脂材料、光学ガラスと樹脂材料とを複合した材料等を含む。

このように条件式（２）を満足することにより、全系の小型化を図りつつ高い光学性能を得ている。

条件式（３）は、光学系ＯＬ内で像側から２番目のレンズＬ２３の屈折力に関する。この条件式（３）を満足することで、良好な光学性能を得ている。レンズＬ２３は非球面形状のレンズ面を有する非球面レンズである。非球面形状のレンズによって主に球面収差および像面湾曲を良好に補正している。プラスチック材料を使用した非球面レンズは、温度や湿度などの環境変化による光学特性の変化が大きい。このため、屈折力が大きいと、環境変化による光学特性の変化も大きくなり、良好な光学性能を維持することが困難になる。

また、材料に光学ガラスを使用した非球面レンズにおいては、加工の際にレンズ中心部に圧力がかかり、結果としてレンズ内に屈折率分布が生じる場合がある。このため近軸領域での屈折力が大きいと、屈折率分布が生じた際の光学特性が大きく変化してくる。

つまり、条件式（３）が下限値を下回ると、レンズＬ２３の屈折力が大きくなるため、環境変化もしくは加工の際の屈折率変化による光学特性が大きく変化して、良好な光学特性を維持することが困難になる。このように条件式（３）を満足することにより、高い光学性能を得ている。

次に、各実施例において、レンズＬ２３を非球面レンズとすることの効果を述べる。一般的に、球面収差を良好に補正するためには軸上近軸光線の入射高が高いことが好ましい。加えて、像面湾曲を良好に補正するためには瞳近軸光線の入射高が高いことが好ましい。従って、軸上近軸光線と瞳近軸光線のいずれの入射高も高い位置に配置されているレンズに非球面を備えると、これらの収差の補正が容易になる。つまり、非球面とすることで諸収差を良好に補正することが容易となるのは、各実施例においてはレンズＬ２３もしくはレンズＬ２４となる。

その他、上述したように、長いバックフォーカスを確保するためには光学系の最終レンズ面が正の屈折力を持つことが好ましい。加えて、条件式（３）のところで述べたように、非球面レンズの屈折力は小さい方が好ましい。これらの条件を全て勘案すれば、各実施例のように、レンズＬ２３を屈折力の小さい非球面レンズとし、レンズＬ２４を所定量の屈折力のある正レンズとすることが好ましい。なお、レンズＬ２３は、材料に光学ガラスを使用しても構わないし、プラスチック材料を用いても良い。この他、ガラス材料と樹脂材料を複合した材料であっても構わない。

更に好ましくは、条件式（１）乃至（３）の数値範囲を、以下の如くとするのが良い。
０．７０＜ｆ２４／ｆ＜０．９０ ・・・（１ａ）
１．６５＜ｎ２４＜１．８０ ・・・（２ａ）
４．０＜｜ｆ２３／ｆ｜ ・・・（３ａ）
以上のように、各実施例によれば、全系の小型化を図りつつ、十分な長さのバックフォーカスを確保し、かつ、像面湾曲や色収差をはじめとする諸収差が良好に補正された、高い光学性能を有する光学系を得ることができる。

次に、各実施例において、より好ましい条件について説明する。第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力であるのが良い。開口絞りＳＰの物体側にある第１レンズ群Ｇ１が負の屈折力であり、像側にある第２レンズ群Ｇ２が、正の屈折力である、いわゆるレトロフォーカス型の光学系であると、長いバックフォーカスを確保するのが容易となる。

更に好ましくは、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。各実施例においてフォーカシングは光学系全体を移動させて行っている。光学系ＯＬの無限遠物点に合焦時のバックフォーカスをＢＦとする。ここでバックフォーカスＢＦは最も像側のレンズ面から像面までの空気換算としたときの距離である。光学系ＯＬのレンズ総厚（最も物体側のレンズ面から、最も像側のレンズ面までの光軸上の距離）をＤとする。ただし、光学系の最も像側もしくは最も物体側に挿入され、実質的に屈折力を持たない面は、レンズ総厚には含めない。

レンズＬ２４の材料のアッベ数をν２４とする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
１．１０＜ＢＦ／ｆ＜２．００ ・・・（４）
０．５０＜Ｄ／ｆ＜１．５０ ・・・（５）
３５＜ν２４ ・・・（６）
次に各条件式の技術的意味について説明する。条件式（４）は光学系ＯＬのバックフォーカスに関する。条件式（４）はバックフォーカスを全系の焦点距離で規格化したものである。条件式（４）の上限を超えてバックフォーカスが長くなると、光学系は強いレトロフォーカス型の屈折力配置にする必要がある。この結果、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力を強くするか、もしくは、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力を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や像面湾曲をはじめとする諸収差を補正することが困難となる。諸収差を補正して高い光学性能を得ようとすると、光学系が大型になってしまう。

条件式（４）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に必要な条件である。条件式（４）の条件式を満たすようにバックフォーカスの長さを設定することによって、高い光学性能を有しつつ、全系の小型化を図っている。

条件式（５）は光学系ＯＬのレンズ総厚に関する。条件式（５）はレンズ総厚を焦点距離で規格化して示している。条件式（５）の下限を超えると、レンズ総厚が薄くなりすぎ、光学性能を良好に保つことが困難となる。また条件式（５）の上限を超えると、逆にレンズ総厚が厚くなりすぎて全系が大型化してくる。

条件式（６）は、光学系ＯＬ内で最も像側に配置されたレンズＬ２４の材料の分散に関する。この条件式（６）を満足することで、良好な光学性能の光学系が容易に得られる。条件式（６）の下限値を下回ると、レンズＬ２４の材料の分散が大きくなり、倍率色収差が多く発生し、結像性能が低下してくる。このように条件式（６）を満足することにより、高い光学性能の光学系を得ている。

更に好ましくは条件式（４）乃至（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．２０＜ＢＦ／ｆ＜１．８０ ・・・（４ａ）
０．８０＜Ｄ／ｆ＜１．３０ ・・・（５ａ）
４５＜ν２４ ・・・（６ａ）
次に、各実施例の光学系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ＯＬについて説明する。以下、本実施例及び他の実施例において長さに関する値は後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときである。実施例１の光学系ＯＬは焦点距離２４．００ｍｍ、画角（撮影画角）２ωが５９．３°（半画角ωが２９．６°）である。図１の光学系ＯＬは、物体側から像側へ順に、合成焦点距離が−４５．０７ｍｍの負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳＰ、合成焦点距離が２０．４２ｍｍの正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２よりなっている。

第１レンズ群Ｇ１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（正レンズ）Ｌ１１、負の屈折力のレンズ（負レンズ）Ｌ１２、負の屈折力のレンズ（負レンズ）Ｌ１３と正の屈折力のレンズ（正レンズ）Ｌ１４とが接合された全体として負の屈折力の接合レンズＬｐ１より構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力のレンズＬ２１と正の屈折力のレンズＬ２２とが接合された全体として負の屈折力の接合レンズＬｐ２、正の屈折力のレンズＬ２３、正の屈折力のレンズＬ２４より構成されている。レンズＬ２３の焦点距離は３６９６．８１ｍｍであり、また、像側のレンズ面は非球面形状である。レンズＬ２３の材料はプラスチック材料である。レンズＬ２４の焦点距離は２１．２０ｍｍである。

本実施例の光学系ＯＬにおいて、条件式（１）で示されるレンズＬ２４の焦点距離ｆ２４と全系の焦点距離ｆの比は０．８８３である。条件式（３）で示されるレンズＬ２３の焦点距離ｆ２３と全系の焦点距離ｆの比の絶対値は１５４．０３４である。また、条件式（４）で示されるバックフォーカスＢＦと全系の焦点距離ｆの比は１．４７９である。条件式（５）で示される全系のレンズ総厚Ｄと全系の焦点距離ｆの比は１．１２５である。

本実施例の光学系ＯＬでは上記のように、レンズＬ２３とレンズＬ２４の屈折力、レンズＬ２４の材料の屈折率とアッベ数等を適切に設定している。これにより、像面特性および色収差を良好に保ち、かつ、光学系の小型化、各レンズの製造誤差や環境変動による敏感度も低減している。また、バックフォーカスＢＦは３５．４９ｍｍであり、クイックリターンミラーを有する一眼レフカメラ（撮像装置）に十分適用できる長さを有している。

このように、本実施形の光学系ＯＬはレンズ総厚Ｄが２７．００ｍｍと非常に小型でありながら、図２の収差図から分かるように球面収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等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ＯＬについて説明する。実施例２の光学系ＯＬは焦点距離２８．００ｍｍ、画角（撮影画角）２ωが５２．０°（半画角ωが２６．０°）である。図３の光学系ＯＬは、物体側から像側へ順に、合成焦点距離が−１１４．６０ｍｍの負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳＰ、合成焦点距離が２４．２４ｍｍの正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２よりなっている。

第１レンズ群Ｇ１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Ｌ１１、負の屈折力のレンズＬ１２、正の屈折力のレンズＬ１３と負の屈折力のレンズＬ１４とが接合された全体として負の屈折力の接合レンズＬｐ１より構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力のレンズＬ２１と、正の屈折力のレンズＬ２２とが接合された全体として負の屈折力の接合レンズＬｐ２、正の屈折力のレンズＬ２３、正の屈折力の第２４レンズＬ２４より構成されている。レンズＬ２３の焦点距離は２６１４．１０ｍｍであり、また、像側のレンズ面は非球面形状である。レンズＬ２３の材料はプラスチック材料である。レンズＬ２４の焦点距離は２３．０６ｍｍである。

本実施例の光学系ＯＬにおいて、条件式（１）で示されるレンズＬ２４の焦点距離ｆ２４と全系の焦点距離ｆの比は０．８２４である。条件式（３）で示されるレンズＬ２３の焦点距離ｆ２３と全系の焦点距離ｆの比の絶対値は９３．３６１である。また、条件式（４）で示されるバックフォーカスＢＦと全系の焦点距離ｆの比は１．２６８である。条件式（５）で示されるレンズ総厚Ｄと全系の焦点距離ｆの比は０．８９３である。

本実施例の光学系ＯＬでは、上記のように、レンズＬ２３とレンズＬ２４の屈折力、レンズＬ２４の材料の屈折率とアッベ数等を適切に設定している。これにより像面特性および色収差を良好に保ち、かつ、光学系の小型化、各レンズの製造誤差や環境変動による敏感度も低減している。また、バックフォーカスＢＦは３５．５０ｍｍであり、クイックリターンミラーを有する一眼レフカメラ（撮像装置）に十分適用できる長さを有している。

このように、本実施形の光学系ＯＬはレンズ総厚Ｄが２５．００ｍｍと非常に小型でありながら、図４の収差図から分かるように球面収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等が良好に補正された高い光学性能を有している。

［実施例３］
図５の実施例３の光学系ＯＬについて説明する。実施例３の光学系ＯＬは焦点距離２４．９９ｍｍ、画角（撮影画角）２ωが５７．３°（半画角ωが２８．７°）である。図５の光学系ＯＬは、物体側から像側へ順に、合成焦点距離が−５９．９４ｍｍの負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳＰ、合成焦点距離が２１．５７ｍｍの正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２よりなっている。

第１レンズ群Ｇ１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Ｌ１１、負の屈折力のレンズＬ１２、負の屈折力のレンズＬ１３と正の屈折力のレンズＬ１４とが接合された全体として負の屈折力の接合レンズＬｐ１より構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力のレンズＬ２１、正の屈折力の第２２レンズＬ２２、負の屈折力のレンズＬ２３と、焦点距離が２０．３１ｍｍの正の屈折力のレンズＬ２４より構成されている。レンズＬ２３の焦点距離は１６３９．８８ｍｍであり、また、物体側のレンズ面は非球面形状である。レンズＬ２３の材料はプラスチック材料である。

本実施例の光学系ＯＬにおいて、条件式（１）で示されるレンズＬ２４の焦点距離ｆ２４と全系の焦点距離ｆの比は０．８１３である。条件式（３）で示されるレンズＬ２３の焦点距離ｆ２３と全系の焦点距離ｆの比の絶対値は６５．６２１である。また、条件式（４）で示されるバックフォーカスＢＦと全系の焦点距離ｆの比は１．４２７である。条件式（５）で示されるレンズ総厚Ｄと全系の焦点距離ｆの比は１．２０１である。

本実施例の光学系ＯＬでは、上記のように、レンズＬ２３とレンズＬ２４の屈折力、レンズＬ２４の材料の屈折率とアッベ数等を適切に設定している。これにより像面特性および色収差を良好に保ち、かつ、光学系の小型化、各レンズの製造誤差や環境変動による敏感度も低減している。また、バックフォーカスＢＦは３５．６６ｍｍであり、クイックリターンミラーを有する一眼レフカメラ（撮像装置）に十分適用できる長さを有している。

このように、本実施形の光学系ＯＬはレンズ総厚Ｄが３０．０１ｍｍと非常に小型でありながら、図６の収差図から分かるように球面収差、像面湾曲、歪曲収差、色収差等が良好に補正された高い光学性能を有している。

尚、各実施例において更に好ましい各レンズ群のレンズ構成は次のとおりである。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正の屈折力のレンズＬ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力のレンズＬ１２より構成されている。更に、負の屈折力のレンズＬ１３と正の屈折力のレンズＬ１４とを接合した接合レンズより構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凹面を向けた負の屈折力のレンズＬ２１、像側に凸面を向けた正の屈折力のレンズＬ２２より構成されている。更に、非球面形状のレンズ面を含む正又は負の屈折力のレンズＬ２３、像側に凸面を向けた正の屈折力のレンズＬ２４より構成されることである。

この他、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正の屈折力のレンズＬ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力のレンズＬ１２より構成されている。更に正の屈折力のレンズＬ１３と負の屈折力のレンズＬ１４とを接合した接合レンズより構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凹面を向けた負の屈折力のレンズＬ２１、像側に凸面を向けた正の屈折力のレンズＬ２２、非球面形状のレンズ面を含む正又は負の屈折力のレンズＬ２３より構成されている。更に像側に凸面を向けた正の屈折力のレンズＬ２４より構成されることである。

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。

図７は本発明の光学系を有する撮像装置である一眼レフカメラの要部概略図である。図７において、１０は実施例１乃至３までの光学系１を有する撮像光学系である。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上に撮像光学系１０によって像側形成される。

このように本発明の光学系を一眼レフカメラ交換レンズ等の撮像装置に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撮像装置の他に望遠鏡、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、小型でありながら、十分なバックフォーカスを確保し、かつ、像面湾曲や色収差をはじめとする諸収差が良好に補正された、高い撮像光学性能を有する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３に各々対応する数値実施例１乃至３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。

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、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ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]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 24.778 2.45 1.77250 49.6
2 89.019 0.10
3 14.332 1.10 1.51823 58.9
4 6.763 3.56
5 100.025 1.53 1.80100 35.0
6 6.805 2.22 1.75520 27.5
7 68.227 2.83
8(絞り) ∞ 3.97
9 -10.747 1.10 1.84666 23.8
10 -49.560 2.66 1.59522 67.7
11 -10.643 0.50
12 -125.734 1.30 1.52996 55.8
13* -118.574 0.25
14 -425.174 3.43 1.72916 54.7
15 -14.969 35.49
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000, B = 4.10045e-005, C = -4.26303e-008, D = -1.06286e-009,
E = 1.03882e-011, F = 0.00000e+000

各種データ
焦点距離 24.00
レンズ総厚 27.00
BF 35.49

群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -45.07
2 9 20.42

単レンズデータ
始面 焦点距離
1 43.72
3 -26.00
5 -9.18
6 9.86
9 -16.42
10 22.21
12 3696.81
14 21.20

[数値実施例２]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 15.161 2.85 1.77250 49.6
2 54.622 0.09
3 23.214 1.09 1.48749 70.2
4 6.510 3.71
5 -33.914 1.91 1.61340 44.3
6 -10.067 1.00 1.72916 54.7
7 -26.206 1.66
8(絞り) ∞ 4.01
9 -11.052 1.09 1.84666 23.8
10 -35.152 2.37 1.59522 67.7
11 -11.833 0.49
12 -51.715 1.30 1.52996 55.8
13* -50.288 0.29
14 -65.935 3.14 1.72916 54.7
15 -13.666 35.50
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000, B = 4.39387e-005, C = -8.56034e-009, D = -2.09217e-009,
E = 2.22175e-011, F = 0.00000e+000

各種データ
焦点距離 28.00
レンズ総厚 25.00
BF 35.50

群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -114.60
2 9 24.24

単レンズデータ
始面 焦点距離
1 26.34
3 -18.96
5 22.65
6 -23.02
9 -19.44
10 28.87
12 2614.10
14 23.06

[数値実施例３]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 27.452 2.67 1.77250 49.6
2 93.179 0.09
3 17.540 1.39 1.59522 67.7
4 8.045 7.06
5 20.276 1.08 1.81600 46.6
6 7.851 2.05 1.71736 29.5
7 23.286 1.91
8(絞り) ∞ 3.29
9 -12.481 1.01 1.84666 23.8
10 148.622 0.48
11 -317.648 2.66 1.59522 67.7
12 -11.550 0.28
13* 36.529 1.30 1.52996 55.8
14 34.623 0.98
15 189.366 3.74 1.74100 52.6
16 -16.215 35.66
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000, B = -2.25330e-005, C = 1.29321e-007, D = 1.11635e-009,
E = -1.58739e-011, F = 0.00000e+000

各種データ
焦点距離 24.99
レンズ総厚 30.01
BF 35.66

群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -59.94
2 9 21.57

単レンズデータ
始面 焦点距離
1 49.50
3 -26.41
5 -16.34
6 15.64
9 -13.56
11 20.07
13 -1639.88
15 20.31

ＯＬ 光学系 Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群
Ｌ２３ レンズＬ２３ Ｌ２４ レンズＬ２４

Claims (12)

1. 物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群より構成される光学系において、
   前記第２レンズ群は、最も像側に配置された正の屈折力のレンズＬ２４と、前記レンズＬ２４の物体側に空気間隔を隔てて配置され、非球面形状のレンズ面を有するレンズＬ２３とを有しており、
   前記レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４、前記レンズＬ２４の材料の屈折率をｎ２４、前記レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、全系の焦点距離をｆ、無限遠にフォーカスしているときのバックフォーカスをＢＦとするとき、
   ０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００
   １．６０＜ｎ２４＜２．００
   ２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜
   １．１０＜ＢＦ／ｆ＜２．００
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記光学系の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤとするとき、
   ０．５０＜Ｄ／ｆ＜１．５０
   なる条件式を満足することを特徴する請求項１に記載の光学系。
3. 前記レンズＬ２４の材料のアッベ数をν２４とするとき、
   ３５＜ν２４
   なる条件式を満足することを特徴する請求項１または２に記載の光学系。
4. 前記レンズＬ２３はプラスチック材料よりな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。
5. 前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力のレンズＬ２１、正の屈折力のレンズＬ２２、前記レンズＬ２３、前記レンズＬ２４より構成され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. 前記第１レンズ群は負の屈折力を有する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. 前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成され、
   前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、非球面形状のレンズ面を含む正又は負の屈折力のレンズ、像側に凸面を向けた正レンズより構成される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. 前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより構成され、
   前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、非球面形状のレンズ面を含む正又は負の屈折力のレンズ、像側に凸面を向けた正レンズより構成される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。
9. 物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群より構成される光学系において、
   前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力のレンズＬ２１、正の屈折力のレンズＬ２２、非球面形状のレンズ面を有するレンズＬ２３、正の屈折力のレンズＬ２４より構成され、
   前記レンズＬ２３と前記レンズＬ２４は空気間隔を隔てて配置されており、
   前記レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４、前記レンズＬ２４の材料の屈折率をｎ２４、前記レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、全系の焦点距離をｆとするとき、
   ０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００
   １．６０＜ｎ２４＜２．００
   ２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
10. 物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群より構成される光学系において、
    前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成され、
    前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、非球面形状のレンズ面を含む正又は負の屈折力のレンズＬ２３、像側に凸面を向けた正レンズＬ２４より構成され、
    前記レンズＬ２３と前記正レンズＬ２４は空気間隔を隔てて配置されており、
    前記レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４、前記レンズＬ２４の材料の屈折率をｎ２４、前記レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、全系の焦点距離をｆとするとき、
    ０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００
    １．６０＜ｎ２４＜２．００
    ２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
11. 物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群より構成される光学系において、
    前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより構成され、
    前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、非球面形状のレンズ面を含む正又は負の屈折力のレンズＬ２３、像側に凸面を向けた正レンズＬ２４より構成され、
    前記レンズＬ２３と前記正レンズＬ２４は空気間隔を隔てて配置されており、
    前記レンズＬ２４の焦点距離をｆ２４、前記レンズＬ２４の材料の屈折率をｎ２４、前記レンズＬ２３の焦点距離をｆ２３、全系の焦点距離をｆとするとき、
    ０．６０＜ｆ２４／ｆ＜１．００
    １．６０＜ｎ２４＜２．００
    ２．５＜｜ｆ２３／ｆ｜
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系と、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。