JP6418894B2 - 光学系、撮像装置、および光学機器 - Google Patents
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Description
本発明は、写真用カメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどに好適な光学系に関する。
近年、広画角かつ高画質（高解像力および低歪曲）な撮像光学系が求められている。広画角を有する広角レンズにおいては、最も物体側に負の屈折力を有するレンズ群を配置することが多い。しかしながら、第１群として負の屈折力を有するレンズ群を配置すると、一般的に、負の歪曲収差（たる型の歪曲収差）が発生しやすい。そこで特許文献１には、最も物体側の面に非球面レンズを用いることにより、広角端での画角が１００度以上を有する、極めて広角なズームレンズでありながら、歪曲収差の絶対値を小さく抑制したズームレンズが開示されている。
しかし、歪曲がほとんどないレンズにおいても、遠近感の強調により、撮影画像が歪んでいるように見えることがある。また、撮影される被写体や構図に応じて適切な歪曲収差量は変化する。このため、歪曲収差を可変にすることが求められる。
特許文献２には、光学機器（カメラ）内の電気処理により補正を行い、歪曲収差を変化させる方法が開示されている。しかし、特許文献２の方法では、補正時に現画像に処理を加えるため、画像が劣化してしまう。また、例えば撮像光学系を、光学ファインダーを有するカメラに装着した場合、光学ファインダー上では歪曲補正を確認することができないため、適切なフレーミングを行うことができない。
特許文献３には、光学的に歪曲収差を可変にすることで、画質を維持しつつ遠近感の強調を補正する撮像光学系が開示されている。特許文献３の構成によれば、撮像光学系内のレンズ群を光軸方向に移動させることにより、歪曲収差を変化させることができる。
しかしながら、特許文献３の構成では、撮像光学系内の１つのレンズ群だけを移動させているため、歪曲収差の変化量が小さい。また特許文献３の構成において、十分な歪曲収差の変化量を得ようとすると、画質が劣化してしまう。このため、優れた画質を維持しながら歪曲収差を可変にすることは困難である。
そこで本発明は、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更可能な光学系、撮像装置、および光学機器を提供する。
本発明の一側面としての光学系は、開口絞りと、歪曲調整に際して移動する第Ａ群と、該第Ａ群よりも像側に配置され、前記歪曲調整に際して前記第Ａ群とは異なる軌跡で移動する第Ｂ群とを有する光学系であって、前記歪曲調整に際して、前記光学系は、第１の歪曲収差を有する第１の光学状態から、前記第１の歪曲収差よりも大きい第２の歪曲収差を有する第２の光学状態に変化し、前記第Ａ群および前記第Ｂ群の焦点距離、前記第１の光学状態から前記第２の光学状態へ変化する際の前記第Ａ群および前記第Ｂ群の移動量、前記第１の光学状態における前記開口絞りから前記第Ａ群および前記第Ｂ群までの光軸上の距離、前記第１の光学状態における前記第Ａ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、前記光学系の光学全長、前記第１の光学状態および前記第２の光学状態における前記光学系の歪曲収差、前記第１の光学状態および前記第２の光学状態における前記光学系の全系の焦点距離は、所定の条件式を満足する。
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記光学系と、前記歪曲調整を行うための歪曲操作手段と、を有する光学機器であって、前記歪曲操作手段が操作されることに応じて、前記第Ａ群および前記第Ｂ群を互いに異なる軌跡で光軸方向に移動させる光学機器と、前記光学系により形成される光学像を受光する光電変換素子とを有する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更可能な光学系、撮像装置、および光学機器を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の光学系（撮像光学系）は、歪曲調整に際して移動する複数のレンズ要素（第Ａ群、第Ｂ群）、および、開口絞りを有する。開口絞りは、機械的または電気的に径（口径）の大きさを変更可能に構成されている。開口絞りは、光学系の最も像高が大きい光線（周辺光束）が開口絞りの光軸中心の位置を通過するように配置されている。これにより、開口絞りの径を小さくした場合でも、周辺光束が開口絞りの口径内を通過することができ、撮像面上の光量分布を調整することが可能となる。
ここで、第Ａ群、第Ｂ群等のレンズ要素は、歪曲調整に際して一体的に移動するレンズ要素であって、１枚以上のレンズを有していればよく、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。また、歪曲調整とは、光学系の歪曲収差を変化させることを意味する。
また、レンズ群とは、ズーミングに際して一体的に移動するレンズ要素であって、１枚以上のレンズを有していればよく、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。
１つのレンズ要素を移動させることで、歪曲収差を変化させることは可能であるが、歪曲収差を大きく変化させようとすると、像面湾曲などの非点収差も同時に変化してしまう。このため、例えば歪曲が大きい状態で良好な画質を得ようとすると、歪曲が小さい状態では良好な画質が得ることが困難になる。その結果、いずれの状態でも画質を維持することが困難となる。本実施形態によれば、光学系内の複数のレンズ群を移動させることにより、歪曲を大きく変化させつつ、非点収差等の変動を低減することが可能となる。
本実施形態の光学系は、複数のレンズ要素を光軸と略平行な方向に移動させることにより、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を大きく変化させることができる。本実施形態では、歪曲収差（の絶対値）が小さい状態を通常状態（第１の光学状態）、歪曲収差の絶対値が大きい状態を歪曲変化状態（第２の光学状態）という。遠近感の強調を補正せずにそのまま写真として得る際には通常状態とし、遠近感の強調を補正する際には歪曲変化状態とすることが好ましい。なお本実施形態において、通常状態から歪曲変化状態への変化の際に移動するレンズ要素は２つであるが、これに限定されるものではない。歪曲調整に際して移動するレンズ要素を３つ以上備えた構成としてもよい。２つのレンズ要素の移動により、歪曲を大きく変化させつつ他の諸収差の変動を低減することができるが、３つ以上のレンズ要素の移動によっても同様の効果を得ることが可能である。
本実施形態において、通常状態から歪曲変化状態への変化の際に移動する複数のレンズ要素のうち、最も物体側のレンズ群を第Ａ群、第Ａ群よりも像側にあるレンズ群を第Ｂ群とする。このとき、本実施形態の光学系は、以下の条件式（１）を満たすように設計される。
（ｆＡ／｜ｆＡ｜）×（ＸＡ／｜ＸＡ｜）×（ＬＡ／｜ＬＡ｜）＋（ｆＢ／｜ｆＢ｜）×（ＸＢ／｜ＸＢ｜）×（ＬＢ／｜ＬＢ｜） ＝０ … （１）
条件式（１）において、ｆｉは第ｉ群の焦点距離（ｉ＝ＡまたはＢ）、Ｘｉは通常状態から歪曲変化状態への変化の際に移動する第ｉ群の移動量（ｉ＝ＡまたはＢ）である。また、Ｌｉは第１の光学状態における開口絞りから第ｉ群の最も物体側のレンズ面までの距離（ｉ＝ＡまたはＢ）である。
条件式（１）において、ｆｉは第ｉ群の焦点距離（ｉ＝ＡまたはＢ）、Ｘｉは通常状態から歪曲変化状態への変化の際に移動する第ｉ群の移動量（ｉ＝ＡまたはＢ）である。また、Ｌｉは第１の光学状態における開口絞りから第ｉ群の最も物体側のレンズ面までの距離（ｉ＝ＡまたはＢ）である。
ここで、ＸｉおよびＬｉの符号は以下のように定義される。Ｘｉに関しては、歪曲収差が小さい第１の状態から歪曲収差が大きい第２の状態への変化に際して像側に移動する場合を正、物体側に移動する場合を負とする。Ｌｉに関しては、開口絞りを基準に像側に位置する場合を正、物体側に位置する場合を負とする。
条件式（１）は、通常状態および歪曲変化状態において、優れた画質を維持するための条件式であり、第Ａ群および第Ｂ群の焦点距離の符号、移動方向の符号、開口絞りからの方向の符号の組み合わせを規定している。条件式（１）を満たすｆｉ、Ｘｉ、Ｌｉの組み合わせの例を、以下の表１に示す。なお、後述の実施例１〜５は、表１中の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｃ）の例にそれぞれ相当する。
物体位置（被写体）が一定（たとえば略無限位置）の状態で、条件式（１）の第１項であるｆＡ×ＸＡ×ＬＡの符号が正となるように第Ａ群が移動すると、ピント位置（近軸像面位置）や球面収差は、移動前に比べてオーバー側へ変化する。同様に、ｆＡ×ＸＡ×ＬＡの符号が負となるように第Ａ群が移動すると、ピント位置や球面収差はアンダー側へ変化する。このことは、条件式（１）の第２項であるｆＢ×ＸＢ×ＬＢの符号についても同様である。
すなわち、条件式（１）の第１項と第２項の和が０になり、条件式（１）を満たすように第Ａ群および第Ｂ群が移動することで、通常状態から歪曲変化状態に移る際の球面収差および像面位置の変化を互いにキャンセル（補償）することができる。その結果、通常状態および歪曲変化状態のいずれにおいても、優れた画質を維持することができる。条件式（１）を満たさないように第Ａ群および第Ｂ群が移動すると、球面収差および像面位置が大きく変化するため、通常状態と歪曲変化状態の両方で優れた画質を維持することは困難である。
また、本実施形態の撮影光学系は、第１の光学状態における第Ａ群の物体側面頂点から像面までの距離ＡＬ、および、光学全長ＴＬが以下の条件式（２）を満たすように設計される。
ＡＬ／ＴＬ ＞ ０．７ … （２）
ここで、光学全長ＴＬとは、光学系の最も物体側のレンズの物体側の面から、像面までの距離である。
ここで、光学全長ＴＬとは、光学系の最も物体側のレンズの物体側の面から、像面までの距離である。
条件式（２）は、歪曲収差を十分に変化させるための式である。条件式（２）の下限を下回ると、光軸に対する軸外光束の高さ（の絶対値）が低くなる。軸外光束が高い箇所に配置されたレンズほど歪曲収差を補正する効果を有する。このため、軸外光束の高さが低くなると、歪曲収差を変化させることが困難になる。その結果、歪曲を大きく変化させようとすると、第Ａ群の移動量を大きくするか、または、第Ａ群のパワーを強くせざるを得ず、通常状態から歪曲変化状態での像面湾曲やコマ収差の変動が大きくなり、画質を維持するのが困難になる。
条件式（１）、（２）を満足することで、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更可能な光学系を得ることができる。
続いて、本実施形態の光学系において、より好ましい条件について説明する。
本実施形態の光学系は、通常状態および歪曲変化状態のそれぞれにおける焦点距離および歪曲収差量が以下の条件式（３）を満たすように設計される。
−２．０ ＜ Ｆ／ΔＤ ＜ ０．５ … （３）
条件式（３）において、Ｆ＝（ｆ２−ｆ１）×１００／ｆ２、ｆ１は通常状態における光学系全系の焦点距離、ｆ２は歪曲変化状態における光学系全系の焦点距離である。また、ΔＤ＝Ｄ２−Ｄ１、Ｄ１は通常状態における歪曲収差量［％］、Ｄ２は歪曲変化状態での歪曲収差量［％］である。歪曲収差量は、歪曲収差の絶対値が最大となる像高における、歪曲収差の値（符号を含む）である。条件式（３）は、十分な歪曲収差の変化を得つつ、歪曲変化状態におけるフレーミングを容易にするための式である。
条件式（３）において、Ｆ＝（ｆ２−ｆ１）×１００／ｆ２、ｆ１は通常状態における光学系全系の焦点距離、ｆ２は歪曲変化状態における光学系全系の焦点距離である。また、ΔＤ＝Ｄ２−Ｄ１、Ｄ１は通常状態における歪曲収差量［％］、Ｄ２は歪曲変化状態での歪曲収差量［％］である。歪曲収差量は、歪曲収差の絶対値が最大となる像高における、歪曲収差の値（符号を含む）である。条件式（３）は、十分な歪曲収差の変化を得つつ、歪曲変化状態におけるフレーミングを容易にするための式である。
通常状態から歪曲変化状態への焦点距離の変化率であるＦ（の絶対値）に対して、通常状態から歪曲変化状態への歪曲収差の変化量であるΔＤ（の絶対値）が小さすぎると、条件式（３）の分母の絶対値が分子の絶対値に対して小さくなる。このため、条件式（３）は上限を上回るか、または下限を下回る。
続いて、条件式（３）の上限値の絶対値が、下限値の絶対値よりも小さい理由について説明する。これは、通常状態から歪曲変化状態への変化の際に負の歪曲収差が増大した場合、焦点距離は略不変であるか、または正に大きくなることが好ましい、ということを意味している。この理由は、負の歪曲収差が増大したことによる画角の増大、および、焦点距離が短くなったことによる画角の増大が同時に発生すると、通常状態から歪曲変化状態への変化において画角が急激に増大しすぎ、適切なフレーミングを行うことが困難になるためである。
条件式（３）の上限値を上回ると、十分な歪曲変化を実現することが困難になるため好ましくない。また、条件式（３）の下限値を下回ると、歪曲変化時に画角が大きく変化しやすい。その結果、撮影者が適切なフレーミングを行うことが困難になるため好ましくない。
上述したように、条件式（３）を満たすように光学系が設計されることにより、十分な歪曲変化を得ながらも、歪曲変化領域でのフレーミングを容易に行うことが可能となる。
また、本実施形態の光学系における第Ａ群および第Ｂ群の像面位置敏感度をそれぞれＳＡ、ＳＢとすると、光学系は、以下の条件式（４）を満たすように設計されることが好ましい。
−２．０＜（ＳＡ×ＸＡ）／（ＳＢ×ＸＢ）＜−０．５ … （４）
条件式（４）において、Ｓｉ＝（Ｓｉ１＋Ｓｉ２）／２（ｉ＝ＡまたはＢ）、Ｓｉ１は通常状態における像面位置敏感度（ｉ＝ＡまたはＢ）、Ｓｉ２は歪曲変化状態における像面位置敏感度（ｉ＝ＡまたはＢ）である。ここで、像面位置敏感度とは、あるレンズ群が微小単位距離だけ移動した際における、像面位置（結像位置）の移動距離を意味する。
条件式（４）において、Ｓｉ＝（Ｓｉ１＋Ｓｉ２）／２（ｉ＝ＡまたはＢ）、Ｓｉ１は通常状態における像面位置敏感度（ｉ＝ＡまたはＢ）、Ｓｉ２は歪曲変化状態における像面位置敏感度（ｉ＝ＡまたはＢ）である。ここで、像面位置敏感度とは、あるレンズ群が微小単位距離だけ移動した際における、像面位置（結像位置）の移動距離を意味する。
次に、条件式（４）について説明する。条件式（４）のＳＡ×ＸＡおよびＳＢ×ＸＢは、それぞれ第Ａ群、第Ｂ群が移動することによるピント移動量を意味している。従って、条件式（４）の値が−１．０となると、通常状態と歪曲変化状態におけるピント位置が略一致することを意味している。また、−１．０ではなくとも−１．０に近い値であれば、フォーカスレンズ群を移動させるなどの手段で撮像面上にピント位置を合わせることが可能であり、本実施形態において有効である。ここで、条件式（４）の上限値を超えるか、もしくは条件式（４）の下限値を超えると、通常状態から歪曲変化状態への変化に際して、ピント位置を略一定に保つことが困難になるため好ましくない。
また、第Ａ群が負の屈折力を有している場合、光軸と平行に第Ａ群を移動させた際に歪曲収差をより大きく変化させることができる。このため、第Ａ群は負の屈折力を有していることが好ましい。また、第Ａ群は、非球面を有する少なくとも１枚以上のレンズを含むことが好ましい。通常状態から歪曲変化状態へ変化する際に第Ａ群が移動すると、軸外光束が第Ａ群内のレンズを通過する径（ｈ＾）が変化する。このため、第Ａ群内に非球面レンズを含めることにより、歪曲収差をより効果的に制御することができ、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更可能にすることができる。
このように本実施形態の光学系は、開口絞りと、歪曲調整に際して移動する第Ａ群と、第Ａ群よりも像側に配置され、歪曲調整に際して第Ａ群とは異なる軌跡で移動する第Ｂ群とを有する。光学系は、歪曲調整に際して、第１の歪曲収差を有する第１の光学状態（通常状態）から、第１の歪曲収差よりも大きい第２の歪曲収差を有する第２の光学状態（歪曲変化状態）に変化する。第Ａ群および第Ｂ群の焦点距離ｆＡ、ｆＢ、第１の光学状態から第２の光学状態へ変化する際の第Ａ群および第Ｂ群の移動量ＸＡ、ＸＢ、開口絞りから第Ａ群および第Ｂ群までの光軸上の距離ＬＡ、ＬＢは、条件式（１）を満足する。また、第Ａ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離ＡＬ、光学系の光学全長ＴＬは、条件式（２）を満足する。
好ましくは、第１の光学状態及び第２の光学状態における光学系の歪曲収差Ｄ１、Ｄ２、第１の光学状態及び第２の光学状態における光学系の全系の焦点距離ｆ１、ｆ２は、Ｆ＝（ｆ２−ｆ１）×１００／ｆ２、ΔＤ＝Ｄ２−Ｄ１とするとき、条件式（３）を満たす。また好ましくは、第Ａ群および第Ｂ群の像面位置敏感度ＳＡ、ＳＢは、条件式（４）を満たす。
好ましくは、第Ａ群および第Ｂ群は、第１の光学状態から第２の光学状態へ変化する際に、光学系の焦点距離が一定または大きくなるように移動する。より好ましくは、第Ａ群は、負の屈折力を有する単一のレンズである。
また好ましくは、光学系は、ズームレンズである。ズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、および、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。また第Ａ群は、第１レンズ群Ｌ１の一部のレンズである。
以上のように、本実施形態によれば、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を変更可能な光学系を提供することができる。より好ましくは、本実施形態の光学系は、以下の条件式（２ａ）〜（４ａ）を満たすように設定される。
ＡＬ／ＴＬ＞０．８ … （２ａ）
−１．５＜Ｆ／ΔＤ＜０．２ … （３ａ）
−１．５＜（ＳＡ×ＸＡ）／（ＳＢ×ＸＢ）＜−０．７ … （４ａ）
以下、本実施形態の光学系に関し、各実施例の光学系の構成について具体的に説明する。
−１．５＜Ｆ／ΔＤ＜０．２ … （３ａ）
−１．５＜（ＳＡ×ＸＡ）／（ＳＢ×ＸＢ）＜−０．７ … （４ａ）
以下、本実施形態の光学系に関し、各実施例の光学系の構成について具体的に説明する。
まず、図１および図２を参照して、本発明の実施例１における光学系について説明する。図１は、本実施例における光学系の断面図である。図１の左側は物体側、図１の右側は像側である。図２は、無限遠合焦状態における光学系の縦収差図である。図２の縦収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Ｍはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面を示している。図２の縦収差図中の球面収差、非点収差、および色収差図の単位は、ミリメートルである。図１（ａ）および図２（ａ）は広角端（通常状態）における光学系、図１（ｂ）および図２（ｂ）は望遠端における光学系、図１（ｃ）および図２（ｃ）は歪曲変化状態における光学系をそれぞれ示している。
本実施例の光学系は、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３から構成される。歪曲調整に際して一体的に移動するレンズ要素である第Ａ群は、第１レンズ群Ｌ１の中で物体側から２番目に配置されたレンズである。第Ｂ群は、第１レンズ群Ｌ１の中で物体側から３番目に配置されたレンズである。図１において、ＳＰは開口絞り、Ｐはフレアカット絞り、ＩＰは像面である。
図１（ａ）に示される広角端から図１（ｂ）に示される望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｌ１は、像面ＩＰに対して凸の軌跡で像側へ、第２レンズ群Ｌ２は物体側へ、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ、それぞれ移動する。この際、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との空気間隔は小さくなり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との空気間隔も小さくなる。
本実施例において、図１（ａ）に示される広角端が通常状態である。通常状態（第１の光学状態）から歪曲変化状態（第２の光学状態）への変化の際に、第Ａ群は像側へ移動し、第Ｂ群は物体側へ移動する。また、通常状態から歪曲変化状態への変化の際に、像面位置は略一定である。
このように、本実施例における光学系は、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更することができる。
次に、図３および図４を参照して、本発明の実施例２における光学系について説明する。図３は、本実施例における光学系の断面図である。図３の左側は物体側、図３の右側は像側である。図４は、無限遠合焦状態における光学系の縦収差図である。図４の縦収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Ｍはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面を示している。図４の縦収差図中の球面収差、非点収差、および色収差図の単位は、ミリメートルである。図３（ａ）および図４（ａ）は広角端（通常状態）における光学系、図３（ｂ）および図４（ｂ）は望遠端における光学系、図３（ｃ）および図４（ｃ）は歪曲変化状態における光学系をそれぞれ示している。
本実施例の光学系は、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３から構成される。歪曲調整に際して一体的に移動するレンズ要素である第Ａ群は、第１レンズ群Ｌ１の中で物体側から２番目に配置されたレンズである。第Ｂ群は、第１レンズ群Ｌ１の中で物体側から５番目に配置されたレンズである。図３において、ＳＰは開口絞り、Ｐはフレアカット絞り、ＩＰは像面である。
図３（ａ）に示される広角端から図３（ｂ）に示される望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ、第２レンズ群Ｌ２は物体側へ、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ、それぞれ移動する。この際、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との空気間隔は小さくなり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との空気間隔は大きくなる。
本実施例において、図３（ａ）に示される広角端が通常状態である。通常状態（第１の光学状態）から歪曲変化状態（第２の光学状態）への変化の際に、第Ａ群は像側へ移動し、第Ｂ群は像側へ移動する。また、通常状態から歪曲変化状態への変化の際に、像面位置は略一定である。
このように、本実施例における光学系は、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更することができる。
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施例３における光学系について説明する。図５は、本実施例における光学系の断面図である。図５の左側は物体側、図５の右側は像側である。図６は、無限遠合焦状態における光学系の縦収差図である。図６の縦収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Ｍはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面を示している。図６の縦収差図中の球面収差、非点収差、および色収差図の単位は、ミリメートルである。図５（ａ）および図６（ａ）は広角端（通常状態）における光学系、図５（ｂ）および図６（ｂ）は望遠端における光学系、図５（ｃ）および図６（ｃ）は歪曲変化状態における光学系をそれぞれ示している。
本実施例の光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から構成される。歪曲調整に際して一体的に移動するレンズ要素である第Ａ群は、第１レンズ群Ｌ１の中で最も物体側に配置されたレンズである。また、第４レンズ群が第Ｂ群に相当する。
図５（ａ）の広角端から図５（ｂ）の望遠端への変倍の際に、第１レンズ群Ｌ１は像面ＩＰに対して凸の軌跡で像側へ、第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動する。また、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群は、それぞれ物体側へ移動する。この際、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との空気間隔は小さくなり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との空気間隔は大きくなり、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との空気間隔は小さくなる。
本実施例において、図５（ａ）に示される広角端が通常状態である。通常状態（第１の光学状態）から歪曲変化状態（第２の光学状態）への変化の際に、第Ａ群は像側へ移動し、第Ｂ群は物体側へ移動する。また、通常状態から歪曲変化状態への変化の際に、像面位置は略一定である。
このように、本実施例における光学系は、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更することができる。
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施例４における光学系について説明する。図７は、本実施例における光学系の断面図である。図７の左側は物体側、図７の右側は像側である。図８は、無限遠合焦状態における光学系の縦収差図である。図８の縦収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Ｍはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面を示している。図８の縦収差図中の球面収差、非点収差、および色収差図の単位は、ミリメートルである。図７（ａ）および図８（ａ）は広角端（通常状態）における光学系、図７（ｂ）および図８（ｂ）は望遠端における光学系、図７（ｃ）および図８（ｃ）は歪曲変化状態における光学系をそれぞれ示している。
歪曲調整に際して一体的に移動するレンズ要素である第Ａ群は、物体側から２番目に配置されたレンズである。また、像側から１番目に配置されたレンズと２番目に配置されたレンズが、第Ｂ群に相当する。
図７（ａ）の通常状態（第１の光学状態）から図７（ｂ）の歪曲変化状態（第２の光学状態）への変化の際に、第Ａ群は像側へ移動し、第Ｂ群は像側へ移動する。また、通常状態から歪曲変化状態への変化の際に、像面位置は略一定である。
このように、本実施例における光学系は、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更することができる。
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施例５における光学系について説明する。図９は、本実施例における光学系の断面図である。図９の左側は物体側、図９の右側は像側である。図１０は、無限遠合焦状態における光学系の縦収差図である。図１０の縦収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Ｍはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面を示している。図１０の縦収差図中の球面収差、非点収差、および色収差図の単位は、ミリメートルである。図９（ａ）および図１０（ａ）は広角端（通常状態）における光学系、図９（ｂ）および図１０（ｂ）は望遠端における光学系、図９（ｃ）および図１０（ｃ）は歪曲変化状態における光学系をそれぞれ示している。
本実施例の光学系は、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３から構成される。歪曲調整に際して一体的に移動するレンズ要素である第Ａ群は、第１レンズ群Ｌ１の中で物体側から２番目に配置されたレンズである。第３レンズ群が第Ｂ群に相当する。図９において、ＳＰは開口絞り、Ｐはフレアカット絞り、ＩＰは像面である。
図９（ａ）の広角端から図９（ｂ）の望遠端への変倍の際に、第１レンズ群Ｌ１は像面ＩＰに対して凸の軌跡で像側へ、第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動する。また、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動する。この際、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との空気間隔は小さくなり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との空気間隔は大きくなる。
本実施例において、図９（ａ）に示される広角端が通常状態である。通常状態（第１の光学状態）から歪曲変化状態（第２の光学状態）への変化の際に、第Ａ群は像側へ移動し、第Ｂ群は物体側へ移動する。また、通常状態から歪曲変化状態への変化の際に、像面位置は略一定である。
このように、本実施例における光学系は、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更することができる。
次に、図１１を参照して、本実施形態における光学系を備えた光学機器について説明する。図１１は、本実施形態における光学機器としての撮像装置１００（一眼レフカメラ）の構成図である。
図１１において、１０はレンズ装置（交換レンズ）である。レンズ装置１０は、例えば、前述の実施例１〜５のいずれかの撮像光学系１（光学系）を有する。撮像光学系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（撮像装置本体）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、および、接眼レンズ６などを備えて構成されている。クイックリターンミラー３は、撮像光学系１を介して形成された光束を上方に反射する。焦点板４は、撮像光学系１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。ユーザは、その正立像を、接眼レンズ６を介して観察することができる。７は感光面であり、感光面７には、像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（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、撮像光学系１により感光面７上に像（光学像）が形成される。このように光電変換素子は、撮像光学系１により形成される光学像を受光する。
本実施形態の撮像光学系１を一眼レフカメラなどの撮像装置１００に適用することにより、高い光学性能を有する光学機器を実現することができる。また、撮像光学系１を備えたレンズ装置１０は、カメラ本体２０と着脱可能に構成された交換レンズであるが、本実施形態は撮像光学系１とカメラ本体２０とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。また撮像光学系１は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルム用カメラなどの他に、望遠鏡、双眼鏡、複写機、プロジェクタなどの光学機器にも適用可能である。また撮像光学系１は、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（ミラーレスカメラ）にも適用することができる。
次に、図１２を参照して、本実施形態におけるレンズ装置１０（光学機器）の構成について説明する。図１２は、レンズ装置１０の外観斜視図である。レンズ装置１０は、例えば、前述の実施例１〜５のいずれかの撮像光学系１を備えている。撮像光学系１は、鏡筒２により保持されている。レンズ装置１０は、ズーム操作手段３1、フォーカス操作手段３２、および、歪曲操作手段３３を有する。ユーザがズーム操作手段３１を操作することにより、機械的または電気的に撮像光学系１のレンズ群の配置が変化し、焦点距離を変化させることができる。また、ユーザがフォーカス操作手段３２を操作することにより、撮像光学系１の焦点位置（ピント位置）を変化させることができる。また、ユーザが歪曲操作手段３３を操作することにより、機械的または電気的に撮像光学系１のレンズ群の配置が変化し、通常状態から歪曲変化状態へ変化させることができる。
図１２に示されるように、ズーム操作手段３１、フォーカス操作手段３２、および、歪曲操作手段３３はいずれもリング状であるが、各操作手段の形状はリング状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また各操作手段は、各レンズ群を電気的に移動させためのボタンなどであってもよい。またレンズ装置１０は、ズーム操作手段３１またはフォーカス操作手段３２の一方または両方を有していなくても構わない。また、ズーム操作手段３１、フォーカス操作手段３２、および、歪曲操作手段３３に加えて、開口絞りの径を変化させるための絞り操作手段を備えていてもよい。
このように本実施形態の光学機器（レンズ装置）は、開口絞りと、歪曲調整に際して移動する第Ａ群と、第Ａ群よりも像側に配置され、歪曲調整に際して第Ａ群とは異なる軌跡で移動する第Ｂ群とを有する光学系と、歪曲調整を行うための歪曲調整手段とを有する。第Ａ群および第Ｂ群は、歪曲調整手段が操作されることに応じて、互いに異なる軌跡で光軸方向に移動する。また光学系は、第Ａ群および第Ｂ群が移動することにより、第１の歪曲収差を有する第１の光学状態（通常状態）から、第１の歪曲収差よりも大きい第２の歪曲収差を有する第２の光学状態（歪曲変化状態）へ変化する。また好ましくは、光学機器は、焦点距離を変化させるためのズーム操作手段、および、焦点位置を変化させるためのフォーカス操作手段を更に有する。
各実施例によれば、優れた画質を維持しつつ歪曲収差を光学的に変更可能な光学系、撮像装置、および光学機器を提供することができる。
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、前述の実施例１〜５のそれぞれに対応する数値実施例１〜５について示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番、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、アッベ数である。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１、２、３および５の各種データの項目において、焦点距離や空気間隔などは左から順に、広角端、中間焦点距離領域、望遠端、歪曲変化状態での値を表している。ここで、広角端が通常状態である。数値実施例４の各種データの項目においては、左から順に、通常状態、歪曲変化状態での値を表している。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、以下の式（５）のように表される。
なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。表２は、前述の条件式（１）〜（４）に関係する数値を示している。表３は、前述の条件式（１）〜（４）に相当する数値を示している。
[数値実施例１]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 61.454 2.50 1.88300 40.8 83.36
2 30.651 (可変) 59.40
3 40.238 2.00 1.76385 48.5 58.07
4* 22.503 (可変) 54.05
5 40.816 2.50 1.88300 40.8 45.47
6* 33.127 (可変) 40.76
7 51.038 1.50 1.49700 81.5 32.25
8 17.217 8.71 26.90
9 -44.249 1.50 1.49700 81.5 26.83
10 36.231 0.50 26.50
11 31.834 4.95 1.83400 37.2 26.80
12 -181.295 (可変) 26.42
13 ∞ 0.00 15.99
14 21.630 1.00 1.84666 23.9 16.47
15 14.145 5.64 1.61340 44.3 16.06
16 -34.977 1.80 15.93
17 -28.664 1.00 1.77250 49.6 15.25
18 182.134 (可変) 15.30
19(絞り) ∞ 5.63 15.56
20 37.342 1.00 1.91082 35.3 16.26
21 10.591 6.27 1.72825 28.5 15.70
22 101.844 1.00 15.88
23 ∞ 0.50 16.02
24 19.607 7.70 1.49700 81.5 16.51
25 -19.134 0.50 15.81
26* -31.474 1.00 1.83400 37.2 15.60
27 15.685 5.92 1.49700 81.5 16.68
28 -26.032 (可変) 17.96
像面 ∞
非球面データ
第4面
K =-8.11999e-001, A4=-5.33236e-006, A6=-1.54255e-008,
A8= 5.34143e-011, A10=-9.97157e-014, A12= 9.05261e-017,
A14=-3.32091e-020
第6面
K = 2.54156e-001, A4= 7.12178e-006, A6=-1.59282e-008,
A8= 1.62261e-011, A10=-2.78597e-015, A12=-1.52035e-017
第26面
K = 9.02795e+000, A4= 2.22817e-005, A6= 3.81811e-008,
A8= 8.05195e-009, A10=-1.05000e-010, A12= 8.79476e-013
各種データ
焦点距離 12.40 16.79 21.50 12.49
Fナンバー 4.12 4.12 4.12 4.12
半画角 60.18 52.18 45.18 59.99
像高 21.64 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 163.14 157.72 158.81 163.14
BF 38.39 47.46 57.21 38.39
d 2 11.98 11.98 11.98 17.52
d 4 19.00 19.00 19.00 5.46
d 6 4.48 4.48 4.48 12.48
d12 22.94 9.09 0.50 22.94
d18 3.23 2.59 2.52 3.23
d28 38.39 47.46 57.21 38.39
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -17.85
2 14 77.20
3 20 44.43
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
3 4 -70.27
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
5 6 -235.00
[数値実施例２]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 54.221 3.00 1.88300 40.8 80.00
2 30.036 (可変) 58.29
3 39.029 3.00 1.77250 49.6 56.91
4* 22.163 (可変) 49.59
5 31.408 2.00 1.49700 81.5 42.08
6* 15.811 17.67 34.59
7 -43.849 1.50 1.53775 74.7 33.40
8 -291.121 (可変) 33.28
9 63.361 4.42 1.74950 35.3 32.90
10 -181.295 (可変) 32.46
11 ∞ 0.00 15.70
12 19.945 1.00 1.85478 24.8 16.04
13 15.824 4.86 1.57501 41.5 15.64
14 -45.200 1.63 15.32
15 -30.862 1.00 1.62052 58.4 14.69
16 66.542 (可変) 14.51
17(絞り) ∞ 3.21 14.59
18 15.825 5.13 1.49700 81.5 14.64
19 -32.628 0.30 13.79
20 -70.502 0.80 1.91082 35.3 13.22
21 14.573 3.38 1.58313 59.4 12.50
22* -89.327 (可変) 12.21
像面 ∞
非球面データ
第4面
K =-6.88974e-001, A4=-2.50316e-006, A6=-7.23420e-009,
A8= 3.38423e-011, A10=-8.47767e-014, A12= 1.04407e-016,
A14=-5.30401e-020
第6面
K =-4.26124e-001, A4= 6.08577e-006, A6=-2.21942e-009,
A8=-1.22356e-010, A10= 6.52737e-013, A12=-1.51921e-015
第22面
K = 0.00000e+000, A4= 6.28590e-005, A6= 2.03360e-008,
A8= 1.09045e-008, A10=-2.43925e-010, A12= 2.33770e-012
各種データ
焦点距離 14.40 17.00 23.30 14.95
Fナンバー 4.11 4.12 4.12 3.54
半画角 56.35 51.84 42.88 55.36
像高 21.64 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 149.68 143.10 136.86 149.68
BF 38.00 41.36 49.74 38.00
d 2 11.70 11.70 11.70 20.70
d 4 13.58 13.58 13.58 4.58
d 8 1.00 1.00 1.00 2.40
d10 28.11 17.23 0.50 26.71
d16 4.40 5.34 7.45 4.40
d22 38.00 41.36 49.74 38.00
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -28.13
2 12 80.20
3 18 50.90
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
3 4 -71.97
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
9 10 63.13
[数値実施例３]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 34.602 2.00 1.76385 48.5 33.67
2* 11.887 (可変) 23.99
3 -55.975 1.00 1.72916 54.7 20.22
4 17.825 3.37 18.16
5 28.168 4.51 1.90366 31.3 18.23
6 ∞ (可変) 17.30
7(絞り) ∞ 0.40 9.54
8 11.670 4.65 1.42407 66.1 9.78
9 -11.710 1.00 1.69680 55.5 9.38
10 -901.269 0.20 9.40
11 13.311 3.92 1.49700 81.5 9.41
12 -20.012 0.81 8.85
13 50.390 3.51 1.59522 67.7 8.40
14 -10.957 0.80 1.85135 40.1 8.36
15* -37.485 (可変) 8.51
16 -25.311 0.80 1.83481 42.7 8.66
17 24.653 (可変) 9.05
18 -70.258 7.06 1.53172 48.8 15.00
19 -9.943 1.10 1.88300 40.8 16.72
20 -18.019 (可変) 19.39
像面 ∞
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000, A4= 2.00391e-005, A6=-2.60052e-008,
A8=-3.69546e-011, A10= 1.10260e-013
第2面
K =-5.12028e-001, A4= 3.33543e-005, A6= 1.09970e-007,
A8= 6.82204e-010, A10=-2.76427e-012
第15面
K = 0.00000e+000, A4= 2.18797e-004, A6= 2.23195e-006,
A8=-3.26024e-008, A10= 1.10549e-009
各種データ
焦点距離 11.33 16.00 21.40 11.33
Fナンバー 4.10 4.81 5.72 3.97
半画角 50.33 40.49 32.55 50.34
像高 13.66 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 88.56 83.70 84.19 86.84
BF 9.00 16.86 22.96 14.71
d 2 13.00 13.00 13.00 11.28
d 6 21.99 11.32 5.23 21.99
d15 1.30 1.49 1.64 1.30
d17 8.13 5.89 6.21 2.42
d20 9.00 16.86 22.96 14.71
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -16.55
2 8 13.43
3 16 -14.85
4 18 127.42
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
1 2 -24.65
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
18 20 127.42
[数値実施例４]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 35.472 1.50 1.77250 49.6 52.00
2 20.529 (可変) 39.06
3* 16.217 2.00 1.58313 59.4 36.74
4* 7.495 (可変) 27.18
5 19.913 1.20 1.49700 81.5 22.42
6 10.530 7.20 18.12
7 -27.317 1.00 1.49700 81.5 17.60
8 18.279 0.59 16.35
9 17.002 4.25 1.80100 35.0 16.40
10 -241.553 1.38 15.51
11 ∞ 1.00 14.14
12 21.986 3.71 1.65412 39.7 12.42
13 -24.055 0.80 1.84666 23.9 10.69
14 147.424 6.78 9.78
15(絞り) ∞ 1.50 8.78
16 22.640 0.80 1.83481 42.7 8.90
17 6.462 6.44 1.63980 34.5 8.60
18 -6.327 0.80 1.91082 35.3 8.72
19 -50.287 0.15 9.82
20 83.033 4.53 1.49700 81.5 10.70
21 -9.546 (可変) 12.42
22* -59.690 0.80 1.85400 40.4 13.62
23 15.071 5.97 1.49700 81.5 14.68
24 -16.900 (可変) 16.27
像面 ∞
非球面データ
第3面
K =-4.18459e-001, A4=-6.54388e-005, A6= 1.10873e-007,
A8=-1.68832e-010, A10= 8.04951e-014
第4面
K =-9.24148e-001, A4=-2.90983e-005, A6=-5.03583e-007,
A8= 3.75137e-009, A10=-1.63301e-011, A12= 3.81951e-014
第22面
K = 0.00000e+000, A4=-8.79608e-006, A6= 2.16620e-007,
A8= 1.37771e-009, A10=-4.20297e-012
各種データ
焦点距離 11.33 11.47
Fナンバー 4.11 4.12
半画角 62.36 62.08
像高 21.64 21.64
レンズ全長 109.13 109.12
BF 38.90 38.40
d 2 6.64 7.51
d 4 11.05 10.17
d21 0.15 0.65
d24 38.90 38.40
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
3 4 -26.10
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
22 24 -245.20
[数値実施例５]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 61.126 2.50 1.88300 40.8 82.45
2 30.572 (可変) 59.02
3 40.846 2.00 1.76385 48.5 57.63
4* 21.765 (可変) 53.52
5 41.390 2.50 1.88300 40.8 44.06
6* 39.575 (可変) 40.17
7 67.409 1.50 1.49700 81.5 30.67
8 16.069 8.80 24.82
9 -40.750 1.50 1.49700 81.5 24.25
10 36.457 0.50 23.60
11 31.345 4.22 1.83400 37.2 23.74
12 -181.295 (可変) 23.31
13 ∞ 0.00 16.31
14 20.394 1.00 1.84666 23.9 16.89
15 13.525 5.37 1.61340 44.3 16.40
16 -31.122 1.44 16.29
17 -26.037 1.00 1.77250 49.6 15.65
18 537.252 (可変) 15.70
19(絞り) ∞ 4.76 15.82
20 42.391 1.00 1.91082 35.3 16.14
21 10.536 6.23 1.72825 28.5 15.58
22 101.847 1.00 15.75
23 ∞ 0.50 15.90
24 19.191 6.53 1.49700 81.5 16.40
25 -19.645 0.50 15.88
26* -32.483 1.00 1.83400 37.2 14.84
27 15.430 5.71 1.49700 81.5 15.84
28 -25.495 (可変) 17.20
像面 ∞
非球面データ
第4面
K =-8.35930e-001, A4=-6.19488e-006, A6=-1.56736e-008,
A8= 4.96141e-011, A10=-9.33806e-014, A12= 8.75078e-017,
A14=-3.29042e-020
第6面
K = 1.71901e+000, A4= 4.93127e-006, A6=-5.06904e-009,
A8=-4.57752e-011, A10= 1.30477e-013, A12=-1.61616e-016
第26面
K = 1.01518e+001, A4= 1.99944e-005, A6= 1.53844e-007,
A8= 6.00528e-009, A10=-8.68237e-011, A12= 9.14193e-013
各種データ
焦点距離 12.40 16.77 21.50 12.68
Fナンバー 4.12 4.12 4.12 4.12
半画角 60.18 52.22 45.18 59.63
像高 21.64 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 155.71 152.56 155.17 155.70
BF 38.39 47.59 57.60 39.04
d 2 11.98 11.98 11.98 17.52
d 4 19.00 19.00 19.00 5.46
d 6 4.48 4.48 4.48 12.48
d12 20.39 8.17 0.50 20.39
d18 1.91 1.77 2.05 1.25
d28 38.39 47.59 57.60 39.04
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -16.62
2 14 61.12
3 20 48.48
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
3 4 -63.90
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
20 28 48.48
[数値実施例１]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 61.454 2.50 1.88300 40.8 83.36
2 30.651 (可変) 59.40
3 40.238 2.00 1.76385 48.5 58.07
4* 22.503 (可変) 54.05
5 40.816 2.50 1.88300 40.8 45.47
6* 33.127 (可変) 40.76
7 51.038 1.50 1.49700 81.5 32.25
8 17.217 8.71 26.90
9 -44.249 1.50 1.49700 81.5 26.83
10 36.231 0.50 26.50
11 31.834 4.95 1.83400 37.2 26.80
12 -181.295 (可変) 26.42
13 ∞ 0.00 15.99
14 21.630 1.00 1.84666 23.9 16.47
15 14.145 5.64 1.61340 44.3 16.06
16 -34.977 1.80 15.93
17 -28.664 1.00 1.77250 49.6 15.25
18 182.134 (可変) 15.30
19(絞り) ∞ 5.63 15.56
20 37.342 1.00 1.91082 35.3 16.26
21 10.591 6.27 1.72825 28.5 15.70
22 101.844 1.00 15.88
23 ∞ 0.50 16.02
24 19.607 7.70 1.49700 81.5 16.51
25 -19.134 0.50 15.81
26* -31.474 1.00 1.83400 37.2 15.60
27 15.685 5.92 1.49700 81.5 16.68
28 -26.032 (可変) 17.96
像面 ∞
非球面データ
第4面
K =-8.11999e-001, A4=-5.33236e-006, A6=-1.54255e-008,
A8= 5.34143e-011, A10=-9.97157e-014, A12= 9.05261e-017,
A14=-3.32091e-020
第6面
K = 2.54156e-001, A4= 7.12178e-006, A6=-1.59282e-008,
A8= 1.62261e-011, A10=-2.78597e-015, A12=-1.52035e-017
第26面
K = 9.02795e+000, A4= 2.22817e-005, A6= 3.81811e-008,
A8= 8.05195e-009, A10=-1.05000e-010, A12= 8.79476e-013
各種データ
焦点距離 12.40 16.79 21.50 12.49
Fナンバー 4.12 4.12 4.12 4.12
半画角 60.18 52.18 45.18 59.99
像高 21.64 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 163.14 157.72 158.81 163.14
BF 38.39 47.46 57.21 38.39
d 2 11.98 11.98 11.98 17.52
d 4 19.00 19.00 19.00 5.46
d 6 4.48 4.48 4.48 12.48
d12 22.94 9.09 0.50 22.94
d18 3.23 2.59 2.52 3.23
d28 38.39 47.46 57.21 38.39
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -17.85
2 14 77.20
3 20 44.43
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
3 4 -70.27
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
5 6 -235.00
[数値実施例２]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 54.221 3.00 1.88300 40.8 80.00
2 30.036 (可変) 58.29
3 39.029 3.00 1.77250 49.6 56.91
4* 22.163 (可変) 49.59
5 31.408 2.00 1.49700 81.5 42.08
6* 15.811 17.67 34.59
7 -43.849 1.50 1.53775 74.7 33.40
8 -291.121 (可変) 33.28
9 63.361 4.42 1.74950 35.3 32.90
10 -181.295 (可変) 32.46
11 ∞ 0.00 15.70
12 19.945 1.00 1.85478 24.8 16.04
13 15.824 4.86 1.57501 41.5 15.64
14 -45.200 1.63 15.32
15 -30.862 1.00 1.62052 58.4 14.69
16 66.542 (可変) 14.51
17(絞り) ∞ 3.21 14.59
18 15.825 5.13 1.49700 81.5 14.64
19 -32.628 0.30 13.79
20 -70.502 0.80 1.91082 35.3 13.22
21 14.573 3.38 1.58313 59.4 12.50
22* -89.327 (可変) 12.21
像面 ∞
非球面データ
第4面
K =-6.88974e-001, A4=-2.50316e-006, A6=-7.23420e-009,
A8= 3.38423e-011, A10=-8.47767e-014, A12= 1.04407e-016,
A14=-5.30401e-020
第6面
K =-4.26124e-001, A4= 6.08577e-006, A6=-2.21942e-009,
A8=-1.22356e-010, A10= 6.52737e-013, A12=-1.51921e-015
第22面
K = 0.00000e+000, A4= 6.28590e-005, A6= 2.03360e-008,
A8= 1.09045e-008, A10=-2.43925e-010, A12= 2.33770e-012
各種データ
焦点距離 14.40 17.00 23.30 14.95
Fナンバー 4.11 4.12 4.12 3.54
半画角 56.35 51.84 42.88 55.36
像高 21.64 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 149.68 143.10 136.86 149.68
BF 38.00 41.36 49.74 38.00
d 2 11.70 11.70 11.70 20.70
d 4 13.58 13.58 13.58 4.58
d 8 1.00 1.00 1.00 2.40
d10 28.11 17.23 0.50 26.71
d16 4.40 5.34 7.45 4.40
d22 38.00 41.36 49.74 38.00
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -28.13
2 12 80.20
3 18 50.90
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
3 4 -71.97
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
9 10 63.13
[数値実施例３]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 34.602 2.00 1.76385 48.5 33.67
2* 11.887 (可変) 23.99
3 -55.975 1.00 1.72916 54.7 20.22
4 17.825 3.37 18.16
5 28.168 4.51 1.90366 31.3 18.23
6 ∞ (可変) 17.30
7(絞り) ∞ 0.40 9.54
8 11.670 4.65 1.42407 66.1 9.78
9 -11.710 1.00 1.69680 55.5 9.38
10 -901.269 0.20 9.40
11 13.311 3.92 1.49700 81.5 9.41
12 -20.012 0.81 8.85
13 50.390 3.51 1.59522 67.7 8.40
14 -10.957 0.80 1.85135 40.1 8.36
15* -37.485 (可変) 8.51
16 -25.311 0.80 1.83481 42.7 8.66
17 24.653 (可変) 9.05
18 -70.258 7.06 1.53172 48.8 15.00
19 -9.943 1.10 1.88300 40.8 16.72
20 -18.019 (可変) 19.39
像面 ∞
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000, A4= 2.00391e-005, A6=-2.60052e-008,
A8=-3.69546e-011, A10= 1.10260e-013
第2面
K =-5.12028e-001, A4= 3.33543e-005, A6= 1.09970e-007,
A8= 6.82204e-010, A10=-2.76427e-012
第15面
K = 0.00000e+000, A4= 2.18797e-004, A6= 2.23195e-006,
A8=-3.26024e-008, A10= 1.10549e-009
各種データ
焦点距離 11.33 16.00 21.40 11.33
Fナンバー 4.10 4.81 5.72 3.97
半画角 50.33 40.49 32.55 50.34
像高 13.66 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 88.56 83.70 84.19 86.84
BF 9.00 16.86 22.96 14.71
d 2 13.00 13.00 13.00 11.28
d 6 21.99 11.32 5.23 21.99
d15 1.30 1.49 1.64 1.30
d17 8.13 5.89 6.21 2.42
d20 9.00 16.86 22.96 14.71
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -16.55
2 8 13.43
3 16 -14.85
4 18 127.42
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
1 2 -24.65
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
18 20 127.42
[数値実施例４]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 35.472 1.50 1.77250 49.6 52.00
2 20.529 (可変) 39.06
3* 16.217 2.00 1.58313 59.4 36.74
4* 7.495 (可変) 27.18
5 19.913 1.20 1.49700 81.5 22.42
6 10.530 7.20 18.12
7 -27.317 1.00 1.49700 81.5 17.60
8 18.279 0.59 16.35
9 17.002 4.25 1.80100 35.0 16.40
10 -241.553 1.38 15.51
11 ∞ 1.00 14.14
12 21.986 3.71 1.65412 39.7 12.42
13 -24.055 0.80 1.84666 23.9 10.69
14 147.424 6.78 9.78
15(絞り) ∞ 1.50 8.78
16 22.640 0.80 1.83481 42.7 8.90
17 6.462 6.44 1.63980 34.5 8.60
18 -6.327 0.80 1.91082 35.3 8.72
19 -50.287 0.15 9.82
20 83.033 4.53 1.49700 81.5 10.70
21 -9.546 (可変) 12.42
22* -59.690 0.80 1.85400 40.4 13.62
23 15.071 5.97 1.49700 81.5 14.68
24 -16.900 (可変) 16.27
像面 ∞
非球面データ
第3面
K =-4.18459e-001, A4=-6.54388e-005, A6= 1.10873e-007,
A8=-1.68832e-010, A10= 8.04951e-014
第4面
K =-9.24148e-001, A4=-2.90983e-005, A6=-5.03583e-007,
A8= 3.75137e-009, A10=-1.63301e-011, A12= 3.81951e-014
第22面
K = 0.00000e+000, A4=-8.79608e-006, A6= 2.16620e-007,
A8= 1.37771e-009, A10=-4.20297e-012
各種データ
焦点距離 11.33 11.47
Fナンバー 4.11 4.12
半画角 62.36 62.08
像高 21.64 21.64
レンズ全長 109.13 109.12
BF 38.90 38.40
d 2 6.64 7.51
d 4 11.05 10.17
d21 0.15 0.65
d24 38.90 38.40
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
3 4 -26.10
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
22 24 -245.20
[数値実施例５]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 61.126 2.50 1.88300 40.8 82.45
2 30.572 (可変) 59.02
3 40.846 2.00 1.76385 48.5 57.63
4* 21.765 (可変) 53.52
5 41.390 2.50 1.88300 40.8 44.06
6* 39.575 (可変) 40.17
7 67.409 1.50 1.49700 81.5 30.67
8 16.069 8.80 24.82
9 -40.750 1.50 1.49700 81.5 24.25
10 36.457 0.50 23.60
11 31.345 4.22 1.83400 37.2 23.74
12 -181.295 (可変) 23.31
13 ∞ 0.00 16.31
14 20.394 1.00 1.84666 23.9 16.89
15 13.525 5.37 1.61340 44.3 16.40
16 -31.122 1.44 16.29
17 -26.037 1.00 1.77250 49.6 15.65
18 537.252 (可変) 15.70
19(絞り) ∞ 4.76 15.82
20 42.391 1.00 1.91082 35.3 16.14
21 10.536 6.23 1.72825 28.5 15.58
22 101.847 1.00 15.75
23 ∞ 0.50 15.90
24 19.191 6.53 1.49700 81.5 16.40
25 -19.645 0.50 15.88
26* -32.483 1.00 1.83400 37.2 14.84
27 15.430 5.71 1.49700 81.5 15.84
28 -25.495 (可変) 17.20
像面 ∞
非球面データ
第4面
K =-8.35930e-001, A4=-6.19488e-006, A6=-1.56736e-008,
A8= 4.96141e-011, A10=-9.33806e-014, A12= 8.75078e-017,
A14=-3.29042e-020
第6面
K = 1.71901e+000, A4= 4.93127e-006, A6=-5.06904e-009,
A8=-4.57752e-011, A10= 1.30477e-013, A12=-1.61616e-016
第26面
K = 1.01518e+001, A4= 1.99944e-005, A6= 1.53844e-007,
A8= 6.00528e-009, A10=-8.68237e-011, A12= 9.14193e-013
各種データ
焦点距離 12.40 16.77 21.50 12.68
Fナンバー 4.12 4.12 4.12 4.12
半画角 60.18 52.22 45.18 59.63
像高 21.64 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 155.71 152.56 155.17 155.70
BF 38.39 47.59 57.60 39.04
d 2 11.98 11.98 11.98 17.52
d 4 19.00 19.00 19.00 5.46
d 6 4.48 4.48 4.48 12.48
d12 20.39 8.17 0.50 20.39
d18 1.91 1.77 2.05 1.25
d28 38.39 47.59 57.60 39.04
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -16.62
2 14 61.12
3 20 48.48
Ａ群データ
始面 終面 焦点距離
3 4 -63.90
Ｂ群データ
始面 終面 焦点距離
20 28 48.48
１ 撮像光学系
３３ 歪曲操作手段
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
３３ 歪曲操作手段
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
Claims (9)
- 開口絞りと、
歪曲調整に際して移動する第Ａ群と、
該第Ａ群よりも像側に配置され、前記歪曲調整に際して前記第Ａ群とは異なる軌跡で移動する第Ｂ群と、を有する光学系であって、
前記歪曲調整に際して、前記光学系は、第１の歪曲収差を有する第１の光学状態から、前記第１の歪曲収差よりも大きい第２の歪曲収差を有する第２の光学状態に変化し、
前記第Ａ群および前記第Ｂ群の焦点距離をそれぞれｆＡ、ｆＢ、前記第１の光学状態から前記第２の光学状態へ変化する際の前記第Ａ群および前記第Ｂ群の移動量をそれぞれＸＡ、ＸＢ、前記第１の光学状態における前記開口絞りから前記第Ａ群および前記第Ｂ群までの光軸上の距離をそれぞれＬＡ、ＬＢ、前記第１の光学状態における前記第Ａ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＡＬ、前記光学系の光学全長をＴＬ、前記第１の光学状態および前記第２の光学状態における前記光学系の歪曲収差をそれぞれＤ１、Ｄ２、前記第１の光学状態および前記第２の光学状態における前記光学系の全系の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２として、Ｆ＝（ｆ２−ｆ１）×１００／ｆ２、ΔＤ＝Ｄ２−Ｄ１とするとき、
（ｆＡ／｜ｆＡ｜）×（ＸＡ／｜ＸＡ｜）×（ＬＡ／｜ＬＡ｜）＋（ｆＢ／｜ｆＢ｜）×（ＸＢ／｜ＸＢ｜）×（ＬＢ／｜ＬＢ｜）＝０
ＡＬ／ＴＬ＞０．７
−２．０＜Ｆ／ΔＤ＜０．５
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 - 前記第Ａ群および前記第Ｂ群の像面位置敏感度をそれぞれＳＡ、ＳＢとするとき、
−２．０＜（ＳＡ×ＸＡ）／（ＳＢ×ＸＢ）＜−０．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 - 前記第Ａ群および前記第Ｂ群は、前記第１の光学状態から前記第２の光学状態へ変化する際に、前記光学系の焦点距離が一定または大きくなるように移動することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
- 前記第Ａ群は、負の屈折力を有する単一のレンズであ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。
- 前記第Ａ群は、非球面を有するレンズを含む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。
- 前記光学系は、ズームレンズであり、
前記ズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、および、正の屈折力の第２レンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化し、前記第Ａ群は、前記第１レンズ群の一部のレンズであ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。 - 前記光学系は、ズームレンズであり、
前記第１の光学状態から前記第２の光学状態へ変化する際に、前記第Ａ群および前記第Ｂ群は、ズーミングに際しての移動とは独立して移動す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。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系と、
前記歪曲調整を行うための歪曲操作手段と、を有する光学機器であって、
前記歪曲操作手段が操作されることに応じて、前記第Ａ群および前記第Ｂ群を互いに異なる軌跡で光軸方向に移動させることを特徴とする光学機器。 - 請求項８に記載の光学機器と、
前記光学系により形成される光学像を受光する光電変換素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2014215363A JP6418894B2 (ja) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | 光学系、撮像装置、および光学機器 |
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