JP6716215B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

従来、撮影光学系（主レンズ系）と撮像素子の間に光学系を配置し、撮影光学系の焦点距離を変位させる手法が種々提案されている。例えば、特許文献１では、焦点距離を変位させる光学系を撮像装置内に有し、撮影光学系の焦点距離を長焦点化させる撮像装置が提案されている。また、特許文献２では、撮影光学系である交換レンズと撮像装置の間に光学系を挿入することで、交換レンズの焦点距離を長焦点化させるアタッチメントが提案されている。

特開２０００−１９６１３号公報 特開平１１−２５８４９９号公報

近年、テレビカメラや映画用カメラ、写真用カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、高画素と高感度の両立が望まれており、大きいサイズの撮像素子を有した撮像装置が要求されている。その一方で、ユーザーとしては、既存の交換レンズの資産を用いたいという要望がある。そのため、例えば、２／３インチフォーマットの交換レンズを、より大きい撮像素子を有したスーパー３５ｍｍフォーマットの撮像装置に用いたいというニーズが強い。この場合、交換レンズと撮像素子の間に、交換レンズの焦点距離を長焦点化させる光学系を配置し、交換レンズのイメージサークルを拡大させる必要がある。

特許文献１では、撮影光学系（主レンズ系）が撮像装置本体に一体に設けられた撮像装置の実施例が提示されており、交換レンズを装着できる構成となっていない。特許文献２では、交換レンズと撮像装置の間に外付けのアタッチメントを挿入するため、交換レンズから撮像装置までの距離が長くなり、撮影システムとして大型化する。

本発明は、交換レンズを装着してなる焦点距離の当該交換レンズの焦点距離からの変更、小型・軽量、および光学性能の点で有利な撮像装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、交換レンズを装着可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記交換レンズを装着してなる焦点距離を前記交換レンズの焦点距離とは異ならせる光学系とを有し、前記光学系は、最も大きい空気間隔を隔てて物体側から像側へ、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＬとし、前記光学系に含まれる屈折力を有するレンズの最も像側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＳｋｃとし、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記前群の焦点距離をｆ１として、
０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．４
０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１
なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明の撮像装置は、交換レンズを装着可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記交換レンズを装着してなる焦点距離を前記交換レンズの焦点距離とは異ならせる光学系とを有し、前記光学系は、最も大きい空気間隔を隔てて物体側から像側へ、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＬとし、前記光学系に含まれる屈折力を有するレンズの最も像側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＳｋｃとし、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記前群の焦点距離をｆ１とし、前記撮像素子の対角長をＩＣとして、
０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．７
０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１
２．０＜Ｌ／ＩＣ＜４．０
なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明の撮像装置は、交換レンズを装着可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記交換レンズを装着してなる焦点距離を前記交換レンズの焦点距離とは異ならせる光学系とを有し、前記光学系は、最も大きい空気間隔を隔てて物体側から像側へ、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＬとし、前記光学系に含まれる屈折力を有するレンズの最も像側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＳｋｃとし、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記前群の焦点距離をｆ１とし、前記交換レンズの空気換算のフランジバックをＳｋｍとして、
０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．７
０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１
０．１＜Ｓｋｃ／Ｓｋｍ＜０．７
なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明の撮像装置は、交換レンズを装着可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記交換レンズを装着してなる焦点距離を前記交換レンズの焦点距離とは異ならせる光学系とを有し、前記光学系は、最も大きい空気間隔を隔てて物体側から像側へ、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記光学系は、３枚以上かつ７枚以下のレンズからなり、かつ正レンズおよび負レンズを含み、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＬとし、前記光学系に含まれる屈折力を有するレンズの最も像側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＳｋｃとし、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記前群の焦点距離をｆ１として、
０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．７
０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、交換レンズを装着してなる焦点距離の当該交換レンズの焦点距離からの変更、小型・軽量、および光学性能の点で有利な撮像装置を提供することができる。

実施例１の基本的構成図 交換レンズの広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図 交換レンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図 実施例１の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図 実施例１の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端、無限遠合焦時の縦収差図 実施例２の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図 実施例２の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端、無限遠合焦時の縦収差図 実施例２の基本的構成図 実施例３の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図 実施例３の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端、無限遠合焦時の縦収差図 実施例４の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図 実施例４の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端、無限遠合焦時の縦収差図 実施例５の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図 実施例５の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端、無限遠合焦時の縦収差図 実施例６の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図 実施例６の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端、無限遠合焦時の縦収差図 実施例６の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、撮像装置内の光学系が長焦点距離側に変倍し、交換レンズが広角端、無限遠合焦時の縦収差図 実施例１の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端、無限遠合焦時の撮像装置内光学系の光路図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１の基本的構成図を示している。本発明の撮像装置１０１は、光学系１０２と撮像素子１０３と交換レンズを装着可能なマウント１０４を有している。光学系１０２は、光学系１０２の最も物体側の面より像側の物点に対して、撮像素子１０３に結像させている。物点は、マウント１０４に交換レンズが装着され、交換レンズの像側が空気である場合の交換レンズの結像点である。つまり、光学系１０２は、交換レンズの結像点（光学系１０２の物点）を撮像素子１０３に結像させている。また、光学系１０２は、交換レンズの焦点距離を変化させ、交換レンズのイメージサークルを拡大または縮小させている。

ここで、交換レンズと撮像装置の間に交換レンズの焦点距離を変化させる外付けアタッチメントを装着し、交換レンズのイメージサークルを拡大または縮小する場合を考える。一般に、撮像装置内にはＮＤフィルタやローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等の光学フィルタの挿脱機構が撮像素子の前面に配置されている。そのため、外付けアタッチメントは光学フィルタ等が配置されるスペースを確保するために、長いバックフォーカスを確保する必要がある。また、長いバックフォーカスを確保しながら、アタッチメントの全長を短縮するためには交換レンズの最終面の近傍に外付けアタッチメントのレンズを配置する必要がある。

これに対して本実施例１では焦点距離を変化させるための光学系を撮像装置に内蔵し、光学フィルタ等が配置されるスペースを光学系の物体側に確保している。これにより光学系はバックフォーカスを短くすることが可能となり、光学系を構成するレンズを外付けアタッチメントと比較して、撮像素子側に配置することが可能となる。光学系を撮像素子に近づけて配置することにより、軸上マージナル光線と軸外主光線を分離することができ、軸外収差の補正が容易になるため、撮像システムは良好な光学性能を達成することができる。

バックフォーカスを短くすることによる更なる効果としては、光学フィルタが配置できるスペースを確保するために、交換レンズの最終面からの距離を長くしている。図１８に示すように、軸上光束、軸外光束が小さい箇所にレンズの配置ができ、レンズ外径を小さくすることが可能となり、撮像システムの小型化と軽量化を達成することができる。

また、更なる効果としては軸上マージナル光線が比較的低い箇所にレンズを配置することができ、光学系を構成するレンズの屈折力を強くしやすくなるため、ペッツバール和の補正が有利になり、画面周辺部の像面湾曲の補正が可能となる。

また外付けアタッチメントを用いてイメージサークルを拡大または縮小する場合には、撮像装置のマウントと交換レンズのマウントの間に外付けアタッチメントが取り付けられる。そのため、撮像システム全体の剛性が問題となるとともに、製造誤差の影響で撮像素子、外付けアタッチメント、交換レンズの光軸がずれることによる性能への影響がある。

本発明の撮像装置では撮像装置内にイメージサークルを拡大または縮小する光学系を内蔵しているため、外付けアタッチメントと比較して、撮像システム全体の剛性が高く、製造誤差の影響も少なくなる。

本発明の撮像装置は交換レンズを装着できるマウントおよび撮像素子を有する撮像装置において、該撮像装置には交換レンズの焦点距離を変化させる光学系を内蔵している。該光学系の最も物体側のレンズ面頂点から撮像素子までの距離をＬ、該光学系の屈折力を持つレンズのうち最も像側のレンズ面頂点から撮像素子までの距離をＳｋｃとしたとき、次の条件式（１）を満足する。
０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．７ ・・・（１）

条件式（１）は光学系の屈折力を持つレンズのうち最も物体側のレンズ面頂点から撮像素子までの距離Ｌと光学系の最も像側のレンズ面頂点から撮像素子までの距離Ｓｋｃの比を規定している。尚Ｌは光学フィルタ類のガラスブロックを含め、Ｓｋｃは光学フィルタ類のガラスブロックは含めない。条件式（１）を満たすことにより、光学系の全長に対して、光学系のバックフォーカスを適切に設定することで、撮影システムの小型・軽量化と良好な光学性能の両立を達成している。条件式（１）の上限が満たされないと、Ｓｋｃが長くなりすぎ、Ｓｋｃを長くするために各レンズの屈折力を小さくすることになり、小型・軽量が困難となる。もしくは、Ｌが短くなりすぎてしまい、各レンズの屈折力が強くなりすぎ、良好な光学性能を達成することが困難となる。条件式（１）の下限が満たされないと、Ｓｋｃが短くなりすぎ、Ｓｋｃを短くするために各レンズの屈折力を強くすることになり、良好な光学性能を達成することが困難となる。もしくは、Ｌが長くなりすぎてしまい、小型・軽量が困難となる。

さらに好ましくは条件式（１）を次のように設定することが好ましい。
０．１６＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．４ ・・・（１ａ）

さらに本発明において、撮像素子の対角長をＩＣとしたとき、次の条件式（２）を満足することが好ましい。
２．０＜Ｌ／ＩＣ＜４．０ ・・・（２）

条件式（２）は撮像素子の対角長とイメージサイズを変化させる光学系から撮像素子までの距離の比を規定することにより、光学性能と小型を両立させるための条件を規定している。条件式（２）の上限が満たされないと、撮像素子の対角長に対して、光学系から撮像素子までの距離が短くなりすぎ、良好な光学性能を得ることが困難となる。条件式（２）の下限が満たされないと、光学系から撮像素子までの距離に対して、撮像素子の対角長が長くなりすぎ、小型化を達成することが困難となる。

さらに好ましくは条件式（２）を次のように設定することが好ましい。
２．５＜Ｌ／ＩＣ＜３．５ ・・・（２ａ）

さらに本発明において、撮像装置に装着される交換レンズの空気換算のフランジバックをＳｋｍとしたとき、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．１＜Ｓｋｃ／Ｓｋｍ＜０．７ ・・・（３）

条件式（３）は交換レンズの空気換算のフランジバックと交換レンズの焦点距離を変化させる光学系の最も像側の屈折力を持つレンズ面頂点から撮像素子までの距離の条件を規定している。条件式（３）を満たすことにより、撮影システムの小型・軽量化と良好な光学性能の両立を達成している。条件式（３）の上限が満たされないと、Ｓｋｃが大きくなりすぎ小型・軽量化および、軸外収差の補正が困難となる。もしくはＳｋｍが小さくなりすぎ、交換レンズの最も像側のレンズ面と撮像装置に内蔵されている光学系の最も物体側の面が干渉することになり良くない。条件式（３）の下限が満たされないと、Ｓｋｃが小さくなりすぎ、各レンズの屈折力が強くなることで、良好な光学性能を達成することが困難となる。

さらに好ましくは条件式（３）を次のように設定することが好ましい。
０．１５＜Ｓｋｃ／Ｓｋｍ＜０．６ ・・・（３ａ）

さらに本発明において、撮像装置内の光学系のうち最も大きい空気間隔をＬａとし、最も物体側のレンズ面頂点から、最も像側の屈折力を持つレンズ面頂点までの距離をＬｃとしたとき、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．１ ＜Ｌａ／Ｌｃ＜０．７ ・・・（４）

条件式（４）は光学系のうち最も大きい空気間隔と、光学系の全厚の比を規定している。尚、光学系の内最も大きい空気間隔は光学フィルタ類のガラスブロックは空気換算とし、光学系の後方に配置されるフィルタ類のガラスブロックは光学系の全厚には含めない。光学系の全厚と空気間隔を適切にすることにより、光学性能と軽量化の両立を達成している。条件式（４）の上限が満たされないと、光学系全厚に対して空気間隔が大きくなりすぎ、光学系を同じ全厚にするためには使用できるガラス枚数が減るため収差補正が困難となり、高い光学性の達成が困難となる。条件式（４）の下限が満たされないと、光学系全厚に対して空気間隔が短くなりすぎ、収差補正に必要なガラス枚数が多くなり、軽量化を達成することが困難となる。

さらに好ましくは条件式（４）を次のように設定することが好ましい。
０．３＜Ｌａ／Ｌｃ＜０．６ ・・・（４ａ）

さらに本発明において、撮像装置内の光学系は最も大きい空気間隔を隔てて、物体側に負の屈折力を有する前群、像側に正の屈折力を有する後群を有し前記光学系の焦点距離をｆ、前記前群の焦点距離をｆ１としたとき、次の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．０５＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．５ ・・・（５）

条件式（５）は撮像装置内の光学系の焦点距離ｆと最も大きい空気間隔より物体側の前群ｆ１の焦点距離の比を規定している。これにより、光学系１０２と撮像素子１０３の間隔を適切にすることが可能となる。条件式（５）の上限が満たされないと、光学系の屈折力に対して前群の屈折力が弱くなるため、光学系の最も大きい空気間隔が大きくなりすぎ、光学系の全長を短縮することが困難となる。条件式（５）の下限が満たされないと、光学系の屈折力に対して前群の屈折力が強くなりすぎ、収差補正のために必要なガラス枚数が増え光学系の軽量化が困難となる。

さらに好ましくは条件式（５）を次のように設定することが好ましい。
０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１ ・・・（５ａ）

さらに本発明において、撮像装置内の光学系の負の屈折力を有するレンズの平均屈折率をＮｎとしたとき、次の条件式（６）を満足することが好ましい
１．８＜Ｎｎ ・・・（６）

さらに好ましくは条件式（６）を次のように設定することが好ましい。
１．８５＜Ｎｎ ・・・（６ａ）

条件式（６）を満たすことにより、屈折力の強い負レンズに高屈折率の材料を用いることで、負レンズの曲率が緩くなり、球面収差の補正が容易となる。更なる効果として、ペッツバール和の補正が有利になり、画面周辺部の像面湾曲の補正が可能となる。条件式（６）の下限が満たされないと、負レンズの屈折率が小さくなりすぎ、ペッツバール和の補正が困難となり、高い光学性能を達成することが困難となる。

さらに本発明において、撮像装置内の最も物体側のレンズは負レンズであり、負レンズの物体側、像側の曲率半径をそれぞれ、ｒ１、ｒ２としたとき、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．０１＜｜ｒ２／ｒ１｜＜０．９ ・・・（７）

条件式（７）は光学系の最も物体側の負レンズの曲率半径の関係を規定している。
最も軸上マージナル光線が高い位置で、物体側の面の屈折力に対して、像側の面の屈折力を強くすることにより球面収差の補正を行っている。

さらに好ましくは条件式（７）を次のように設定することが好ましい。
０．０５＜｜ｒ２／ｒ１｜＜０．７５ ・・・（７ａ）

さらに本発明において、撮像装置内の光学系の近軸物点位置から前記光学系の中で最も強い負レンズ（単レンズまたは負の接合レンズ）の像側の面頂点までの距離をＬｏ、としたとき、次の条件式（８）を満足することが好ましい。
−０．４＜Ｌｏ／Ｌ＜０．４ ・・・（８）

条件式（８）は光学系の近軸物点位置と光学系の中で最も強い負レンズの像側面頂点位置の関係を規定している。これにより、光学系の中で強い屈折力の負レンズの有効径の縮小をすることが可能となり、ペッツバール和の補正や装置の小型化を達成することができる。

さらに好ましくは条件式（８）を次のように設定することが好ましい。
−０．２＜Ｌｏ／Ｌ＜０．４ ・・・（８ａ）

本発明の前記光学系は３枚以上かつ７枚以下のレンズから構成され、該レンズは正レンズ及び負レンズを含むことを特徴とする。

以下に本発明の撮像装置の具体的な構成について、実施例１に相当する数値実施例１の光学系の特徴により説明する。

図２は、本発明の各実施例の撮像装置に装着される、一例としての交換レンズの広角端で無限遠に合焦しているときのレンズ断面図である。図３は、交換レンズの広角端で無限遠に合焦しているときの縦収差図である。また、焦点距離の値は、後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときの値である。これは以下の数値実施例においても、全て同じである。

図２において、物体側から像側へ順に、合焦用の正の屈折力の第１レンズ群（フォーカスレンズ群）Ｕ１を有している。さらに、広角端から望遠端への変倍に際して、像側へ移動する変倍用の負の屈折力の第２レンズ群（バリエータ）Ｕ２を有している。さらに、第２レンズ群Ｕ２の移動に連動して光軸上を非直線的に移動し、変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第３レンズ群（コンペンセータ）Ｕ３を有している。さらに、変倍に際して固定の結像作用をする正の屈折力の第４レンズ群（リレーレンズ群）Ｕ４を有している。第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３とで変倍系を構成している。ＳＰは開口絞りであり、第４レンズ群Ｕ４の物体側に配置されている。Ｐは色分解光学系や光学フィルタであり、ガラスブロックとして示している。Ｉは撮像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。

縦収差図において、球面収差における直線と一点鎖線は各々ｅ線、ｇ線である。非点収差における点線と実線は各々メリディオナル像面，サジタル像面であり、倍率色収差における一点鎖線は各々ｇ線である。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。縦収差図では、球面収差は０．５ｍｍ、非点収差は０．５ｍｍ、歪曲は１０％、倍率色収差は０．１ｍｍのスケールで描かれている。

図４は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図である。図４において、ＭＬは交換レンズ、ＣＶは撮像装置に内蔵して配置された光学系、ＦはＮＤフィルタやローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等の光学フィルタである。また、Ｉは撮像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。図５は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端で無限遠に合焦しているときの縦収差図である。本実施例の光学系は、交換レンズの最も像側の面である第５５面から像側に１２ｍｍの位置に配置されている。

次に、本実施例における光学系について説明する。光学系は、物体側から像側へ順に、像側に凹の負メニスカスレンズ、両凹の負レンズＧ２と物体側に凸の正メニスカスレンズＧ３との接合レンズ、両凸の正レンズＧ４と両凹の負レンズＧ５との接合レンズ、両凸の正レンズＧ６で構成されている。本実施例の撮像装置は、交換レンズと光学系との間に光学フィルタＦが配置されている。本実施例の前群はＧ１、後群はＧ２からＧ６である。本実施例の撮像装置に交換レンズを装着することで、交換レンズのイメージサークルを１．８倍に拡大させている。また、本実施例の撮像装置は、対角長１９．８ｍｍの撮像素子を有している。

本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例は（１）〜（８）の条件式を満足しており、交換レンズの焦点距離を長焦点化させる機能を有し、撮影システムの小型・軽量化を達成している。

図８は本発明の実施例２の基本的構成図を示している。本発明の撮像装置１０１は、光学系１０２と撮像素子１０３と交換レンズを装着できるマウント１０４を有している。光学系１０２は、光学系１０２の最も物体側の面より像側の物点に対して、撮像素子１０３に結像させている。また、光学系１０２は、交換レンズの焦点距離を長焦点化させ、交換レンズのイメージサークルを拡大させている。また、光学系１０２内に光学フィルタ１０５を配置するスペースを確保している。そのため、実施例１と比較して最も大きい空気間隔を隔てて負レンズを配置することで、各々の負レンズの屈折力を小さくすることができ、収差補正を容易にしている。

図６は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図である。図６において、ＭＬは交換レンズ、ＣＶは撮像装置に内蔵して配置された光学系、ＦはＮＤフィルタやローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等の光学フィルタである。また、Ｉは撮像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。図７は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端で無限遠に合焦しているときの縦収差図である。本実施例の光学系は、交換レンズの最も像側の面である第５５面から像側に１２ｍｍの位置に配置されている。

次に、本実施例における光学系について説明する。光学系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸の負メニスカスレンズＧ１、両凸の正レンズＧ２と両凹の負レンズＧ３との接合レンズ、両凸の正レンズＧ４で構成されている。本実施例の前群はＧ１、後群はＧ２からＧ４である。本実施例の撮像装置に交換レンズを装着することで、交換レンズのイメージサークルを１．５倍に拡大させている。また、本実施例の撮像装置は、対角長１６．５ｍｍの撮像素子を有している。

本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例は（１）〜（８）の条件式を満足しており、交換レンズの焦点距離を長焦点化させる機能を有し、撮影システムの小型・軽量化を達成している。

実施例３の基本構成は実施例１と同一であり、光学フィルタを配置するスペースは交換レンズと光学系の間に確保している。

図９は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図である。図９において、ＭＬは交換レンズ、ＣＶは撮像装置に内蔵して配置された光学系、ＦはＮＤフィルタやローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等の光学フィルタである。また、Ｉは撮像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。図１０は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端で無限遠に合焦しているときの縦収差図である。本実施例の光学系は、交換レンズの最も像側の面である第５５面から像側に１６．７８ｍｍの位置に配置されている。

次に、本実施例における光学系について説明する。光学系は、物体側から像側へ順に、両凹の負レンズＧ１、像側に凸の正メニスカスレンズＧ２、両凸の正レンズＧ３から構成され、交換レンズとＧ１の間に光学フィルタを配置している。本実施例の前群はＧ１からＧ２、後群はＧ３である。本実施例の撮像装置に交換レンズを装着することで、交換レンズのイメージサークルを１．３５倍に拡大させている。また、本実施例の撮像装置は、対角長１４．９ｍｍの撮像素子を有している。

本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例は（１）〜（６）、（７）の条件式を満足しており、交換レンズの焦点距離を長焦点化させる機能を有し、撮影システムの小型・軽量化を達成している。

実施例４の基本構成は実施例１と同一であり、光学フィルタを配置するスペースは交換レンズと光学系の間に確保している。

図１１は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図である。図１１において、ＭＬは交換レンズ、ＣＶは撮像装置に内蔵して配置された光学系、ＦはＮＤフィルタやローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等の光学フィルタである。また、Ｉは撮像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。図１２は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端で無限遠に合焦しているときの縦収差図である。本実施例の光学系は、交換レンズの最も像側の面である第５５面から像側に１６．９１ｍｍの位置に配置されている。

次に、本実施例における光学系について説明する。光学系は、物体側から像側へ順に、両凹の負レンズＧ１、像側に凹の負メニスカスレンズＧ２と両凸の正レンズＧ３との接合レンズ、両凸の正レンズＧ４と物体側に凹の負メニスカスレンズＧ５との接合レンズ、像側に凸の正メニスカスレンズから構成される。光学フィルタは交換レンズとＧ１の間に光学フィルタに配置されている。本実施例の前群はＧ１からＧ３、後群はＧ４からＧ６である。本実施例の撮像装置に交換レンズを装着することで、交換レンズのイメージサークルを２．０倍に拡大させている。また、本実施例の撮像装置は、対角長２２．０ｍｍの撮像素子を有している。

本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例は（１）〜（８）の条件式を満足しており、交換レンズの焦点距離を長焦点化させる機能を有し、撮影システムの小型・軽量化を達成している。

実施例５の基本構成は実施例２と同一であり、光学フィルタを配置するスペースは光学系内に確保している。

図１３は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図である。図１３において、ＭＬは交換レンズ、ＣＶは撮像装置に内蔵して配置された光学系、ＦはＮＤフィルタやローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等の光学フィルタである。また、Ｉは撮像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。図１４は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端で無限遠に合焦しているときの縦収差図である。本実施例の光学系は、交換レンズの最も像側の面である第５５面から像側に１２．７８ｍｍの位置に配置されている。

次に、本実施例における光学系について説明する。光学系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸の負メニスカスレンズＧ１、両凹の負レンズＧ２と両凸の正レンズＧ３との接合レンズ、両凸の正レンズＧ４と両凹の負レンズＧ５との接合レンズ、両凸の正レンズから構成され、Ｇ１とＧ２の間に光学フィルタを配置している。本実施例の前群はＧ１、後群はＧ２からＧ６である。本実施例の撮像装置に交換レンズを装着することで、交換レンズのイメージサークルを２．０倍に拡大させている。また、本実施例の撮像装置は、対角長２２．０ｍｍの撮像素子を有している。

本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例は（１）〜（８）の条件式を満足しており、交換レンズの焦点距離を長焦点化させる機能を有し、撮影システムの小型・軽量化を達成している。

実施例６の基本構成は実施例１と同一であり、光学フィルタを配置するスペースは交換レンズとＧ１の間に確保している。

図１５は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態のレンズ断面図である。図１５において、ＭＬは交換レンズ、ＣＶは撮像装置に内蔵して配置された光学系、ＦはＮＤフィルタやローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等の光学フィルタである。また、Ｉは撮像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。図１６は、本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端で無限遠に合焦しているとき、光学系が基準状態のときの縦収差図である。図１７は本実施例の撮像装置に交換レンズが装着された状態で、交換レンズが広角端で無限遠に合焦しているとき、光学系が交換レンズの変倍範囲を長焦点距離側に１．２倍シフトさせているときの縦収差図である。本実施例の光学系は、交換レンズの最も像側の面である第５５面から像側に１４．５９ｍｍの位置に配置されている。

次に、本実施例における光学系について説明する。光学系は、物体側から像側へ順に、両凹レンズＧ１、両凹の負レンズＧ２と両凸の正レンズＧ３との接合レンズ、両凸の正レンズＧ４、物体側凹の負メニスカスレンズＧ５、像側凸の負メニスカスレンズＧ６と両凸の正レンズＧ７との接合レンズから構成される。光学フィルタは交換レンズとＧ１の間に配置されている。本実施例の前群はＧ１からＧ３、後群はＧ４からＧ７である。本実施例の撮像装置に交換レンズを装着することで、交換レンズのイメージサークルを２．５倍に拡大させている。また、本実施例の撮像装置は、対角長２７．５ｍｍの撮像素子を有している。また本実施例では前群と後群が光軸上を移動することにより、交換レンズの変倍範囲を長焦点距離側に１．２倍シフトさせている。交換レンズの焦点距離を長焦点距離側にシフトさせることにより、より被写体に対してよった迫力ある映像を得ることが可能となる。

本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例は（１）〜（８）の条件式を満足しており、交換レンズの焦点距離を長焦点化させる機能を有し、撮影システムの小型・軽量化を達成している。

以下に本発明の実施例に対応する数値実施例を示す。各数値実施例においていずれも、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄｉ、νｄｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。ＢＦは空気換算のバックフォーカスである。最後の３つの面は、フィルタ等のガラスブロックである。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐常数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。また、「ｅ−Ｚ」は「×１０^−Ｚ」を意味する。

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。

＜交換レンズ＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 17634.271 4.70 1.69680 55.5 183.19
2 109.899 46.92 152.38
3 -201.325 4.50 1.69680 55.5 151.93
4 1829.577 0.15 155.00
5 283.523 12.64 1.80518 25.4 158.03
6 2167.464 5.15 157.76
7 -2805.896 18.49 1.48749 70.2 157.47
8 -196.467 0.20 157.29
9 -1000.469 4.40 1.80518 25.4 149.49
10 603.998 16.55 1.48749 70.2 146.78
11 -307.782 32.56 146.03
12 315.156 17.48 1.48749 70.2 155.94
13 -596.320 0.15 156.09
14 191.137 4.40 1.80518 25.4 155.18
15 118.065 0.39 149.21
16 119.291 35.44 1.48749 70.2 149.24
17 -534.941 0.15 148.58
18* 200.940 12.13 1.62041 60.3 141.59
19 826.607 (可変) 140.30
20 129.425 1.50 1.88300 40.8 52.29
21 64.705 6.90 48.69
22 -200.592 1.50 1.72916 54.7 47.84
23 41.776 10.46 1.84666 23.8 43.43
24 -106.134 1.50 1.72916 54.7 42.53
25 86.715 6.25 41.00
26 -81.264 1.50 1.88300 40.8 40.91
27 227.627 (可変) 41.93
28 600.754 6.75 1.62041 60.3 51.99
29 -114.148 0.15 52.85
30 117.668 11.71 1.48749 70.2 53.85
31 -75.558 0.09 53.66
32 -76.874 1.60 1.80518 25.4 53.57
33 -134.820 0.15 53.89
34 86.226 1.60 1.80518 25.4 52.65
35 48.805 10.30 1.48749 70.2 50.88
36 2324.271 0.15 50.18
37 94.553 6.65 1.62041 60.3 49.18
38 -6865.358 (可変) 47.86
39(絞り) ∞ 3.42 29.98
40 -46.195 1.50 1.77250 49.6 29.29
41 36.572 7.11 1.78472 25.7 28.98
42 -43.549 1.50 1.77250 49.6 28.89
43 69.864 5.93 28.57
44 -41.024 19.74 1.77250 49.6 28.98
45 -41.228 8.40 37.08
46 -195.562 4.78 1.62041 60.3 37.58
47 -59.391 0.20 37.84
48 277.984 1.80 1.88300 40.8 36.81
49 37.998 7.73 1.48749 70.2 35.68
50 -82.491 0.20 35.71
51 81.354 8.17 1.48749 70.2 34.96
52 -31.106 1.80 1.83400 37.2 34.70
53 -201.103 0.20 35.02
54 180.091 6.65 1.48749 70.2 34.93
55 -40.373 5.00 34.74
56 ∞ 33.00 1.60859 46.4 40.00
57 ∞ 13.20 1.51633 64.2 40.00
58 ∞ 12.00 40.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 1.68492e+004 A 4= 2.64785e-008 A 6=-1.47610e-012 A 8= 8.96960e-017 A10=-3.30657e-021

第18面
K =-1.44619e-001 A 4=-7.46282e-009 A 6=-2.04300e-013 A 8= 1.70939e-017 A10=-3.75331e-021

各種データ

焦点距離 6.70
Fナンバー 1.50
画角 39.38
像高 5.50
レンズ全長 606.22
BF 12.00

d19 3.93
d27 173.49
d38 1.30

入射瞳位置 107.96
射出瞳位置 328.64
前側主点位置 114.80
後側主点位置 5.30

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 120.59 216.39 131.11 72.76
2 20 -30.00 29.61 13.82 -6.54
3 28 50.00 39.16 11.50 -15.21
4 39 40.05 130.33 45.82 10.33

＜数値実施例１＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
56 ∞ 2.00 1.51633 64.1 40.00
57 ∞ 9.00 40.00
58 309.413 1.10 1.95375 32.3 23.34
59 38.956 12.68 22.57
60 -142.088 0.80 1.88300 40.8 22.33
61 19.287 5.08 1.84666 23.8 22.64
62 465.162 2.00 22.78
63 30.476 5.07 1.51633 64.1 23.67
64 -59.957 0.80 1.88300 40.8 23.44
65 146.710 9.70 23.34
66 47.934 3.26 1.58913 61.1 24.01
67 -317.061 13.55 23.78
像面 ∞

各種データ

焦点距離 12.06
Fナンバー 2.70
画角 39.38
像高 9.90
BF 13.55

入射瞳位置 107.96
射出瞳位置 -1570.06
前側主点位置 119.92
後側主点位置 1.49

＜数値実施例２＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
56 233.327 1.10 1.83400 37.2 28.73
57 90.976 9.91 28.13
58 ∞ 2.00 1.51633 64.1 40.00
59 ∞ 13.10 40.00
60 344.328 3.40 1.80809 22.8 19.54
61 -46.989 0.80 1.88300 40.8 19.02
62 24.027 6.02 18.30
63 20.307 4.30 1.60342 38.0 20.89
64 622.815 11.39 20.54
像面 ∞
各種データ

焦点距離 10.05
Fナンバー 2.25
画角 39.38
像高 8.25
BF 11.39

入射瞳位置 107.96
射出瞳位置 -406.45
前側主点位置 117.76
後側主点位置 1.34

＜数値実施例３＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
56 ∞ 2.00 1.51633 64.1 40.00
57 ∞ 8.68 40.00
58 -67.258 1.10 1.95375 32.3 14.94
59 46.031 3.87 14.96
60 -25.872 2.34 1.80809 22.8 15.65
61 -23.076 9.18 16.60
62 33.125 5.27 1.63980 34.5 19.49
63 -135.639 16.34 19.14
像面 ∞

各種データ

焦点距離 9.04
Fナンバー 2.02
画角 39.38
像高 7.42
BF 16.34

入射瞳位置 107.96
射出瞳位置 142.48
前側主点位置 117.65
後側主点位置 7.29

＜数値実施例４＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
56 ∞ 2.00 1.51633 64.1 40.00
57 ∞ 8.68 40.00
58 -172.556 1.10 1.95375 32.3 14.85
59 29.383 6.96 14.72
60 2523.374 0.80 1.88300 40.8 17.11
61 23.171 5.92 1.84666 23.8 17.63
62 -259.103 14.96 18.52
63 75.461 8.10 1.51633 64.1 24.24
64 -25.006 0.80 1.88300 40.8 24.70
65 -40.483 6.25 25.32
66 -128.662 4.30 1.58913 61.1 25.36
67 -39.243 9.99 25.57
像面 ∞

各種データ

焦点距離 13.40
Fナンバー 3.00
画角 39.38
像高 11.00
BF 9.99

入射瞳位置 107.96
射出瞳位置 122.26
前側主点位置 122.96
後側主点位置 -3.41

＜数値実施例５＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
56 103.966 1.10 1.83481 42.7 22.47
57 38.745 9.82 21.51
58 ∞ 2.00 1.51633 64.1 40.00
59 ∞ 13.75 40.00
60 -38.030 0.80 1.83481 42.7 18.19
61 28.793 5.58 1.84666 23.8 19.05
62 -79.869 4.23 19.84
63 47.828 7.49 1.51633 64.1 21.19
64 -21.172 0.80 1.80610 40.9 21.15
65 43.007 1.00 22.03
66 42.532 7.50 1.51823 58.9 23.01
67 -25.936 13.40 23.91
各種データ

焦点距離 13.40
Fナンバー 3.00
画角 39.38
像高 11.00
BF 24.93

入射瞳位置 107.96
射出瞳位置 -1086.11
前側主点位置 121.19
後側主点位置 11.53

＜数値実施例６＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
56 ∞ 2.00 1.51633 64.1 40.00
57 ∞ (可変) 40.00
58 -490.221 1.00 2.00100 29.1 14.93
59 32.280 6.03 14.77
60 -89.318 1.10 1.88300 40.8 16.27
61 19.399 9.79 1.80809 22.8 17.15
62 -128.644 (可変) 19.42
63 53.707 11.49 1.48749 70.2 31.00
64 -28.196 0.15 31.35
65 -28.051 1.20 1.84666 23.8 31.26
66 -48.295 0.15 32.27
67 -437.939 1.20 1.95375 32.3 32.24
68 45.346 10.41 1.75520 27.5 32.38
69 -50.328 (可変) 32.96
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.20

焦点距離 16.75 20.10
Fナンバー 3.75 4.49
画角 39.38 34.38
像高 13.75 13.75
BF 14.24 4.00

d57 10.63 11.42
d62 24.00 33.46
d69 14.24 4.00

入射瞳位置 107.96 107.96
射出瞳位置 135.96 110.39
前側主点位置 127.01 131.85
後側主点位置 -2.51 -16.10

１０１ 撮像装置
１０２ 光学系
１０３ 撮像素子

Claims (15)

1. 交換レンズを装着可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記交換レンズを装着してなる焦点距離を前記交換レンズの焦点距離とは異ならせる光学系とを有し、前記光学系は、最も大きい空気間隔を隔てて物体側から像側へ、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＬとし、前記光学系に含まれる屈折力を有するレンズの最も像側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＳｋｃとし、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記前群の焦点距離をｆ１として、
   ０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．４
   ０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１
   なる条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
2. 交換レンズを装着可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記交換レンズを装着してなる焦点距離を前記交換レンズの焦点距離とは異ならせる光学系とを有し、前記光学系は、最も大きい空気間隔を隔てて物体側から像側へ、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＬとし、前記光学系に含まれる屈折力を有するレンズの最も像側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＳｋｃとし、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記前群の焦点距離をｆ１とし、前記撮像素子の対角長をＩＣとして、
   ０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．７
   ０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１
   ２．０＜Ｌ／ＩＣ＜４．０
   なる条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
3. 交換レンズを装着可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記交換レンズを装着してなる焦点距離を前記交換レンズの焦点距離とは異ならせる光学系とを有し、前記光学系は、最も大きい空気間隔を隔てて物体側から像側へ、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＬとし、前記光学系に含まれる屈折力を有するレンズの最も像側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＳｋｃとし、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記前群の焦点距離をｆ１とし、前記交換レンズの空気換算のフランジバックをＳｋｍとして、
   ０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．７
   ０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１
   ０．１＜Ｓｋｃ／Ｓｋｍ＜０．７
   なる条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
4. 交換レンズを装着可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記交換レンズを装着してなる焦点距離を前記交換レンズの焦点距離とは異ならせる光学系とを有し、前記光学系は、最も大きい空気間隔を隔てて物体側から像側へ、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記光学系は、３枚以上かつ７枚以下のレンズからなり、かつ正レンズおよび負レンズを含み、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＬとし、前記光学系に含まれる屈折力を有するレンズの最も像側のレンズ面の頂点から前記撮像素子までの距離をＳｋｃとし、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記前群の焦点距離をｆ１として、
   ０．１＜Ｓｋｃ／Ｌ＜０．７
   ０．１＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．１
   なる条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
5. 前記撮像素子の対角長をＩＣとして、
   ２．０＜Ｌ／ＩＣ＜４．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１、３、４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記交換レンズの空気換算のフランジバックをＳｋｍとして、
   ０．１＜Ｓｋｃ／Ｓｋｍ＜０．７
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１、２、４、５のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記空気間隔をＬａとし、前記光学系の最も物体側のレンズ面の頂点から前記光学系の最も像側のレンズ面の頂点までの距離をＬｃとして、
   ０．１＜Ｌａ／Ｌｃ＜０．７
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記光学系に含まれる負の屈折力を有するレンズの平均屈折率をＮｎとして、
   １．８＜Ｎｎ
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記光学系の最も物体側のレンズは、負の屈折力を有し、該レンズの物体側の曲率半径および像側の曲率半径をそれぞれｒ１およびｒ２として、
   ０．０１＜｜ｒ２／ｒ１｜＜０．９
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記光学系の最も物体側のレンズは、単レンズまたは接合レンズであることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記光学系の近軸物点から前記光学系の中で最も強い負の屈折力を有するレンズの像側の面の頂点までの距離をＬｏとして、
    −０．４＜Ｌｏ／Ｌ＜０．４
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記光学系の中で最も強い負の屈折力を有するレンズは、単レンズまたは接合レンズであることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記光学系は、３枚以上かつ７枚以下のレンズからなり、かつ正レンズおよび負レンズを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３、請求項５ないし請求項１２のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
14. 前記空気間隔において光学フィルタを有することを特徴とする請求項１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 前記光学系の物体側に光学フィルタを有することを特徴とする請求項１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。

Images