JP6816370B2 - 光学系及び光学機器 - Google Patents

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本発明は、光学系及び、これを用いた光学機器に関する。
従来から、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の光学機器に用いられる光学系として、小型で全長の短い光学系が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。しかしながら、光学系の全長を短くすると、射出瞳の位置が像面に近くなるため、像面の周辺部において実質的な開口効率が減少するいわゆるシェーディングが生じるおそれがある。
特開2013−195558号公報
第1の本発明に係る光学系は、物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、前記後群の最も像側に正レンズが配置され、前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、前記後群は、正の屈折力を有し、以下の条件式を満足する。
0.90<φL1/φSt<1.95
0.464≦Y/BL<0.80
0.38<f2/TL<1.00
但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
φSt:前記開口絞りの開口径、
Y:前記光学系のイメージサークルの半径、
BL:無限遠合焦状態の前記光学系における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、
f2:前記後群の焦点距離、
TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離。
第2の本発明に係る光学系は、物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、前記後群の最も像側に正レンズが配置され、前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、以下の条件式を満足する。
0.90<φL1/φSt<1.95
0.35<Y/BL<0.80
−0.36<f/f1≦0.448
但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
φSt:前記開口絞りの開口径、
Y:前記光学系のイメージサークルの半径、
BL:無限遠合焦状態の前記光学系における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、
f:無限遠合焦状態の前記光学系の焦点距離、
f1:前記前群の焦点距離。
第3の本発明に係る光学系は、物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、前記後群の最も像側に正レンズが配置され、前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、前記後群は、正の屈折力を有し、以下の条件式を満足する。
0.90<φL1/φSt<1.95
0.35<Y/BL<0.80
0.010<f2/|f1|<0.900
但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
φSt:前記開口絞りの開口径、
Y:前記光学系のイメージサークルの半径、
BL:無限遠合焦状態の前記光学系における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、
f2:前記後群の焦点距離、
f1:前記前群の焦点距離。
第4の本発明に係る光学系は、物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、前記後群の最も像側に正レンズが配置され、前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、以下の条件式を満足する。
0.90<φL1/φSt<1.95
0.442≦f/TL<0.70
−0.36<f/f1≦−0.048
但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
φSt:前記開口絞りの開口径、
f:無限遠合焦状態の前記光学系の焦点距離、
TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離、
f1:前記前群の焦点距離。
第5の本発明に係る光学系は、物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、前記後群の最も像側に正レンズが配置され、前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、以下の条件式を満足する。
0.90<φL1/φSt<1.95
0.38<f/TL<0.70
−0.36<f/f1≦−0.048
0.60<(−Exp)/TL<1.10
但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
φSt:前記開口絞りの開口径、
f:無限遠合焦状態の前記光学系の焦点距離、
TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離、
f1:前記前群の焦点距離、
Exp:前記光学系における像面から射出瞳の位置までの光軸上の距離。
本発明に係る光学機器は、上記光学系を搭載して構成される。
本実施形態の第1実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 図2(a)は第1実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図2(b)は第1実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第2実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 図4(a)は第2実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図4(b)は第2実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第3実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 図6(a)は第3実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図6(b)は第3実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第4実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 図8(a)は第4実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図8(b)は第4実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第5実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 図10(a)は第5実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図10(b)は第5実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第6実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 図12(a)は第6実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図12(b)は第6実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態の第7実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 図14(a)は第7実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図14(b)は第7実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態に係る光学系を備えたカメラの構成を示す図である。 本実施形態に係る光学系の製造方法を示すフローチャートである。
以下、本実施形態の光学系、光学機器について図を参照して説明する。本実施形態に係る光学系(広角レンズ)WLの一例として、図1に示す光学系WL(1)は、物体側から順に並んだ、前群G1と、後群G2とを有して構成される。前群G1は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとから構成される。なお、中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方から構成される。また、後群G2の最も像側に正レンズが配置され、前群G1もしくは後群G2に開口絞りSが配置される。このような光学系WL(1)において、合焦の際、前群G1と後群G2との間隔が変化するようになっている。
本実施形態に係る光学系WLは、図3に示す光学系WL(2)でも良く、図5に示す光学系WL(3)でも良く、図7に示す光学系WL(4)でも良く、図9に示す光学系WL(5)でも良く、図11に示す光学系WL(6)でも良く、図13に示す光学系WL(7)でも良い。なお、図3、図5、図7、図9、図11、および図13に示す光学系WL(2)〜WL(7)の各群は、図1に示す光学系WL(1)と同様に構成される。
上述したように、本実施形態に係る光学系WLでは、前群G1が、負の屈折力を有する物体側レンズと、正の屈折力を有する中間レンズ(正レンズまたは正の接合レンズ)と、負の屈折力を有する像側レンズとからなる逆トリプレット型のレンズ構成になっている。この構成により、効果的な収差補正を行うことができ、小型で明るい光学系を得ることが可能になる。具体的には、前群G1の物体側レンズは、光学系の全長の短縮や、歪曲収差の補正に寄与する。前群G1の中間レンズ(正レンズまたは正の接合レンズ)は、光学系の明るさの確保に寄与する。前群G1の像側レンズは、ペッツバール和の補正に寄与する。また、後群G2の最も像側に正レンズが配置されることで、ペッツバール和を良好に補正することが可能になり、像面Iから十分に離れた射出瞳の位置を確保することが可能になる。
上記構成の下、本実施形態に係る光学系WLは、次の条件式(1)を満足する。
0.90<φL1/φSt<1.95 ・・・(1)
但し、φL1:前群G1の物体側レンズの有効径、
φSt:開口絞りSの開口径。
条件式(1)は、前群G1の物体側レンズの有効径と開口絞りSの開口径との適切な範囲を規定するための条件式である。なお、開口絞りSの開口径は、開口絞りSが最も開いた状態(開放絞り)での開口部の直径である。条件式(1)を満足することで、入射瞳の位置を物体側に変位させることができるため、前群G1の口径が大型化することなく、光学系WLの画角を広くすることができる。
条件式(1)の対応値が上限値を上回ると、前群G1の径が大きくなって鏡筒が大型化するため、歪曲収差等の軸外収差の補正が困難になる。また、開口絞りSの開口径が小さすぎるため、明るい光学系が得られないので好ましくない。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の上限値を好ましくは1.88とし、さらに好ましくは1.75としてもよい。
条件式(1)の対応値が下限値を下回ると、前群G1の物体側レンズの有効径が小さすぎるため、光学系WLの画角を広くすることが困難になる。また、十分な光量を確保することが困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の下限値を好ましくは0.92とし、さらに好ましくは0.94としてもよい。
本実施形態の光学系WLは、次の条件式(2)を満足することが好ましい。
1.50<ndLz+(0.002×νdLz)<1.86 ・・・(2)
但し、ndLz:前群G1の像側レンズのd線に対する屈折率、
νdLz:前群G1の像側レンズのアッベ数。
条件式(2)は、前群G1の像側レンズのd線に対する屈折率とアッベ数との適切な範囲を規定するための条件式である。条件式(2)を満足することで、光学系WLが広い画角を有しても、ペッツバール和を良好に補正することができる。なお、前群G1の像側レンズを開口絞りSから離れた位置に配置することで、コマ収差を良好に補正することが可能である。
条件式(2)の対応値が上限値を上回ると、ペッツバール和の補正が困難になるので好ましくない。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(2)の上限値を好ましくは1.82とし、さらに好ましくは1.78としてもよい。
条件式(2)の対応値が下限値を下回ると、ペッツバール和の補正が困難になるので好ましくない。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(2)の下限値を好ましくは1.58とし、さらに好ましくは1.60としてもよい。
本実施形態の光学系WLは、次の条件式(3)を満足することが好ましい。
0.60<(−Exp)/TL<1.10 ・・・(3)
但し、Exp:光学系WLにおける像面Iから射出瞳の位置までの光軸上の距離、
TL:無限遠合焦状態の光学系WLにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離。
条件式(3)は、光学系WLの全長と像面Iから射出瞳の位置までの距離との適切な範囲を規定するための条件式である。なお、像面Iから射出瞳の位置までの距離は、像面Iを基準として物体側から像側へ向かう方向の値を正の値とする。条件式(3)の対応値が上限値を上回ると、射出瞳の位置が像面Iから物体側へ離れすぎるため、像面湾曲の補正が難しく、光学系全系が大型化するので好ましくない。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(3)の上限値を好ましくは1.05としてもよい。
条件式(3)の対応値が下限値を下回ると、射出瞳の位置が像面Iに近くなるため、光学系の小型化には有利である。ところが、射出側の光線角が鋭角になりすぎるため、像面I側で光線のケラレが生じていわゆるシェーディングが発生する。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(3)の下限値を好ましくは0.65とし、さらに好ましくは0.70としてもよい。
本実施形態の光学系WLにおいて、後群G2は、正の屈折力を有し、次の条件式(4)を満足することが好ましい。
0.36<f2/TL<1.00 ・・・(4)
但し、f2:後群G2の焦点距離、
TL:無限遠合焦状態の光学系WLにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離。
条件式(4)は、後群G2の焦点距離と光学系WLの全長との適切な範囲を規定するための条件式である。条件式(4)を満足することで、光学系WLの全長を最小限に抑えながら、高い光学性能を得ることができる。
条件式(4)の対応値が上限値を上回ると、光学系WLの全長が短すぎるため、サジタルコマ収差、像面湾曲等の補正が困難になる。また、後群G2のパワー(屈折力)が弱すぎるため、フォーカス(合焦)に必要な倍率を稼ぐことができなくなる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(4)の上限値を好ましくは0.95とし、さらに好ましくは0.90としてもよい。
条件式(4)の対応値が下限値を下回ると、光学系WLの全長が長くなり、光学系全系が大型化するので好ましくない。また、後群G2のパワーが強すぎるため、球面収差やコマ収差の補正が困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(4)の下限値を好ましくは0.38とし、さらに好ましくは0.40としてもよい。
本実施形態の光学系WLは、次の条件式(5)を満足することが好ましい。
0.38<f/TL<0.70 ・・・(5)
但し、f:無限遠合焦状態の光学系WLの焦点距離、
TL:無限遠合焦状態の光学系WLにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離。
条件式(5)は、光学系WLの全長と焦点距離との適切な範囲を規定するための条件式である。条件式(5)の対応値が上限値を上回ると、光学系WLの全長が短すぎるため、無限遠合焦状態から近距離合焦状態までの全ての範囲において、コマ収差等の諸収差を良好に補正することが困難になる。また、合焦に伴う像面の変動を補正することが困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(5)の上限値を好ましくは0.68とし、さらに好ましくは0.67としてもよい。
条件式(5)の対応値が下限値を下回ると、光学系WLの全長が長くなるため、前群G1の径が大きくなり、軸外収差の補正が困難になる。また、光学系WLの全長に対し焦点距離が短すぎるため、各群の焦点距離が短くなり、コマ収差や球面収差の補正が困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(5)の下限値を好ましくは0.40とし、さらに好ましくは0.42としてもよい。
本実施形態の光学系WLは、次の条件式(6)を満足することが好ましい。
−0.36<f/f1<0.60 ・・・(6)
但し、f:無限遠合焦状態の光学系WLの焦点距離、
f1:前群G1の焦点距離。
条件式(6)は、前群G1のパワー(屈折力)の適切な範囲を規定するための条件式である。前群G1は、比較的弱い正または負の屈折力を有していることが好ましい。条件式(6)の対応値が上限値を上回ると、前群G1の焦点距離が長すぎるため、光学系の小型化が困難になるので好ましくない。また、相対的に後群G2の負荷が大きくなり、コマ収差や歪曲収差の補正が困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(6)の上限値を好ましくは0.59とし、さらに好ましくは0.58としてもよい。
条件式(6)の対応値が下限値を下回ると、光学系WLの焦点距離が長すぎるため、光学系WLの画角を広くすることが困難になる。また、前群G1の負のパワーが強すぎるため、倍率色収差やコマ収差の補正が困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(6)の下限値を好ましくは−3.30とし、さらに好ましくは−3.10としてもよい。
本実施形態の光学系WLにおいて、後群G2は、正の屈折力を有し、次の条件式(7)を満足することが好ましい。
0.010<f2/|f1|<0.900 ・・・(7)
但し、f2:後群G2の焦点距離、
f1:前群G1の焦点距離。
条件式(7)は、前群G1と後群G2との適切なパワー配分(屈折力の配分)を規定するための条件式である。条件式(7)の対応値が上限値を上回ると、前群G1のパワーが強すぎるため、近距離合焦時の収差変動を抑えることが困難になる。また、前群G1のレンズのアッベ数が小さくなる傾向になるため、色収差の補正も困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(7)の上限値を好ましくは0.87とし、さらに好ましくは0.84としてもよい。
条件式(7)の対応値が下限値を下回ると、後群G2のパワーが強すぎるため、球面収差、コマ収差等の補正が困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(7)の下限値を好ましくは0.020とし、さらに好ましくは0.035としてもよい。
本実施形態の光学系WLは、次の条件式(8)を満足することが好ましい。
0.35<Y/BL<0.80 ・・・(8)
但し、Y:光学系WLのイメージサークルの半径、
BL:無限遠合焦状態の光学系WLにおける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。
条件式(8)は、光学系WLのイメージサークルの半径(すなわち最大像高)とレンズ厚との適切な範囲を規定するための条件式である。条件式(8)の対応値が上限値を上回ると、撮像素子のフォーマットサイズに対して薄型のレンズ構成になっているが、諸収差の補正が困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(8)の上限値を好ましくは0.70とし、さらに好ましくは0.66としてもよい。
条件式(8)の対応値が下限値を下回ると、光学系WLの最大像高が小さくなるため、周辺光束においてケラレが生じるため好ましくない。また、軸外光線の入射高を小さくするためのパワー配置およびレンズ配置が必要になるため、結果的に像面湾曲、歪曲収差等の補正が困難になる可能性があり好ましくない。本実施形態の効果を確実にするために、条件式(8)の下限値を好ましくは0.39とし、さらに好ましくは0.43としてもよい。
本実施形態の光学機器は、上述した構成の光学系WLを備えて構成される。その具体例として、上記光学系WLを備えたカメラ(光学機器)を図15に基づいて説明する。このカメラ1は、図15に示すように撮影レンズ2として上記実施形態に係る光学系WLを備えたデジタルカメラである。カメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、撮影レンズ2で集光されて、撮像素子3へ到達する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子3によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者はカメラ1による被写体の撮影を行うことができる。なお、このカメラ1は、ミラーレスカメラでも、クイックリターンミラーを有した一眼レフタイプのカメラであってもよい。また、このカメラ1は、レンズ鏡筒とカメラボディ本体とが着脱可能な一眼レフタイプのカメラに限られるものではなく、レンズ鏡筒とカメラボディ本体とが一体型のコンパクトタイプのカメラであってもよい。このような構成によれば、撮影レンズとして上記光学系WLを搭載することにより、効果的な収差補正を行うことができ、小型で明るい光学機器を得ることが可能になる。
続いて、図16を参照しながら、上述の光学系WLの製造方法について概説する。まず、鏡筒内に、物体側から順に並べて、前群G1と、後群G2とを配置する(ステップST1)。このとき、前群G1は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなるように構成する。またこのとき、中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなるように構成する。またこのとき、後群G2の最も像側に正レンズを配置し、前群G1もしくは後群G2に開口絞りSを配置する。そして、合焦の際、前群G1と後群G2との間隔が変化するように構成する(ステップST2)。さらに、少なくとも上記条件式(1)を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する(ステップST3)。このような製造方法によれば、効果的な収差補正を行うことができ、小型で明るい光学系を製造することが可能になる。
以下、本実施形態の実施例に係る光学系(広角レンズ)WLを図面に基づいて説明する。図1、図3、図5、図7、図9、図11、図13は、第1〜第7実施例に係る光学系WL{WL(1)〜WL(7)}の構成及び屈折力配分を示す断面図である。各断面図には、無限遠から近距離物体へ合焦する際の、(「無限遠」および「近距離」と併記された)各群の位置が記載されている。
これら図1、図3、図5、図7、図9、図11、図13において、各群を符号Gと数字の組み合わせにより、各レンズを符号Lと数字の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ群等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。
以下に表1〜表7を示すが、この内、表1は第1実施例、表2は第2実施例、表3は第3実施例、表4は第4実施例、表5は第5実施例、表6は第6実施例、表7は第7実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、d線(
波長λ=587.6nm)、g線(波長λ=435.8nm)を選んでいる。
[全体諸元]の表において、fは無限遠合焦状態の光学系WLにおける全系の焦点距離を示し、FNОはFナンバーを示す。2ωは画角(単位は°(度)で、ωが半画角である)を示し、Yは像高(最大像高)を示す。Bfは無限遠合焦状態の光学系WLにおける最も像側のレンズ面から像面Iまでの光軸上の空気換算距離(バックフォーカス)を示し、TLは無限遠合焦状態の光学系WLにおける最も物体側のレンズ面から像面Iまでの光軸上の距離(全長)を示す。なお、TLにおいて、光学系WLにおける最も像側のレンズ面から像面Iまでは空気換算距離を示す。また、TLおよびBfの値は、後述の[可変間隔データ]において、無限遠合焦状態、近距離(至近距離)合焦状態におけるそれぞれについて示す。
また、φL1は前群G1の物体側レンズの有効径を示し、φStは開口絞りSの開口径を示す。Expは無限遠合焦状態の光学系WLにおける像面Iから射出瞳の位置までの光軸上の距離を示す。なお、像面Iから射出瞳の位置までの距離は、像面Iを基準として物体側から像側へ向かう方向の値を正の値とする。BLは無限遠合焦状態の光学系WLにおける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示す。
[レンズ諸元]の表において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を示し、Rは各光学面の曲率半径(曲率中心が像側に位置する面を正の値としている)、Dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔、νdは光学部材の材質のd線を基準とするアッベ数、ndは光学部材の材質のd線に対する屈折率を、それぞれ示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を示し、(絞りS)は開口絞りSを示す。空気の屈折率nd=1.00000の記載は省略している。レンズ面が非球面であ
る場合には面番号に*印を付して曲率半径Rの欄には近軸曲率半径を示している。
[非球面データ]の表には、[レンズ諸元]に示した非球面について、その形状を次式(a)で示す。X(y)は非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離(ザグ量)を、Rは基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)を、κは円錐定数を、Aiは第i次の非球面係数を示す。「E-n」は、「×10-n」を示す。例えば、1.234E-05=1.234×10-5である。なお、2次の非球面係数A2は0であり、その記載を省略している。
X(y)=(y2/R)/{1+(1−κ×y2/R21/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10 ・・・(a)
[群データ]の表において、前群G1および後群G2のそれぞれの始面(最も物体側の面)と焦点距離を示す。
[可変間隔データ]の表は、[レンズ諸元]を示す表において面間隔が「可変」となっている面番号iにおける次の面までの面間隔Diを示す。例えば、第1実施例では、面番号10,17での面間隔D10,D17を示す。これらの値は、無限遠合焦状態、近距離(至近距離)合焦状態におけるそれぞれについて示す。
[条件式対応値]の表には、上記の条件式(1)〜(8)に対応する値を示す。
以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離f、曲率半径R、面間隔D、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。
(第1実施例)
第1実施例について、図1〜図2および表1を用いて説明する。図1は、本実施形態の第1実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第1実施例に係る光学系WL(1)は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する前群G1と、正の屈折力を有する後群G2とから構成されている。各群の記号に付けている符号(+)もしくは(−)は各群の屈折力を示し、このことは以下の全ての実施例でも同様である。
前群G1は、物体側から順に並んだ、両凹形状の第1の負レンズL11と、両凸形状の第1の正レンズL12と、開口絞りSと、両凹形状の第2の負レンズL13および両凸形状の第2の正レンズL14からなる接合レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第3の負レンズL15と、から構成される。第3の負レンズL15は、像側のレンズ面が非球面である。第1実施例において、第1の負レンズL11が本実施形態の物体側レンズに該当し、第3の負レンズL15が本実施形態の像側レンズに該当する。また、第1の正レンズL12と、第2の負レンズL13および第2の正レンズL14からなる正の接合レンズとが、本実施形態の中間レンズに該当する。
後群G2は、物体側から順に並んだ、両凸形状の第1の正レンズL21および両凹形状の第1の負レンズL22からなる接合レンズと、両凹形状の第2の負レンズL23と、両凸形状の第2の正レンズL24と、から構成される。第2の正レンズL24は、像側のレンズ面が非球面である。
後群G2の像側に、像面Iが配置される。後群G2と像面Iとの間における像面Iの近傍に、像面Iに配設される撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタFLが配置される。第1実施例に係る光学系WL(1)では、無限遠から近距離物体への合焦の際、前群G1および後群G2が異なる移動量で光軸に沿って物体側へ移動し、前群G1と後群G2との間隔が変化する(大きくなる)ように構成される。
以下の表1に、第1実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表1)
[全体諸元]
f=24.97
FNO=1.85
2ω=62.1
Y=14.25
Bf=14.318
TL=44.678
φL1=14.80
φSt=14.30
Exp=-39.973
BL=30.360
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd
1 -23.5865 1.0000 41.51 1.575010
2 32.5087 0.9332
3 20.7551 3.5088 40.66 1.883000
4 -45.6852 1.0000
5 ∞ 2.0111 (絞りS)
6 -30.3720 0.8000 32.18 1.672700
7 15.9804 3.7857 40.66 1.883000
8 -34.7764 1.0000
9 -23.1553 0.8000 31.16 1.688930
10* -100.1049 D10(可変)
11 34.2710 5.2717 40.66 1.883000
12 -13.3880 0.8000 32.18 1.672700
13 31.6442 3.9709
14 -16.5099 0.8000 33.72 1.647690
15 104.7860 0.1000
16 62.8584 4.2211 40.10 1.851348
17* -21.0915 D17(可変)
18 ∞ 2.0000 63.88 1.516800
19 ∞ 0.1000
[非球面データ]
第10面
κ=1.0000
A4=7.09969E-05,A6=5.82420E-08,A8=3.73981E-09,A10=-1.74407E-11
第17面
κ=1.0000
A4=3.72602E-05,A6=-2.34539E-08,A8=1.32257E-09,A10=-6.49301E-12
[群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 57.97
G2 11 34.64
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=24.97 β=-0.1
D0 ∞ 263.17
D10 0.358 1.090
D17 12.899 15.281
Bf(air) 14.318 16.700
TL(air) 44.678 47.792
[条件式対応値]
条件式(1) φL1/φSt=1.035
条件式(2) ndLz+(0.002×νdLz)=1.751
条件式(3) (−Exp)/TL=0.895
条件式(4) f2/TL=0.775
条件式(5) f/TL=0.559
条件式(6) f/f1=0.431
条件式(7) f2/|f1|=0.598
条件式(8) Y/BL=0.469
図2(a)は、第1実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図2(a)の各収差図において、FNOはFナンバー、Aは半画角をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーの値を示し、非点収差図および歪曲収差図では半画角の最大値をそれぞれ示し、横収差図では各半画角の値を示す。図2(b)は、第1実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。図2(b)の各収差図に
おいて、NAは開口数、H0は物体高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応する開口数の値を示し、非点収差図および歪曲収差図では物体高の最大値をそれぞれ示し、横収差図では各物体高の値を示す。また、図2(a)および図2(b)の各収差図において、dはd線(波長λ=587.6nm)、gはg線(波長λ=435.8nm)をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、以下に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い、重複する説明は省略する。
各収差図より、第1実施例に係る光学系は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
(第2実施例)
第2実施例について、図3〜図4および表2を用いて説明する。図3は、本実施形態の第2実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第2実施例に係る光学系WL(2)は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する前群G1と、正の屈折力を有する後群G2とから構成されている。
前群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の負レンズL11と、両凸形状の正レンズL12および両凹形状の第2の負レンズL13からなる接合レンズと、から構成される。第2実施例において、第1の負レンズL11が本実施形態の物体側レンズに該当し、第2の負レンズL13が本実施形態の像側レンズに該当する。また、正レンズL12が本実施形態の中間レンズに該当する。
後群G2は、物体側から順に並んだ、開口絞りSと、両凸形状の第1の正レンズL21および両凹形状の第1の負レンズL22からなる接合レンズと、両凹形状の第2の負レンズL23および両凸形状の第2の正レンズL24からなる接合レンズと、両凸形状の第3の正レンズL25と、から構成される。第1の正レンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。第2の負レンズL23は、物体側のレンズ面が非球面である。第2の正レンズL24は、像側のレンズ面が非球面である。
後群G2の像側に、像面Iが配置される。後群G2と像面Iとの間における像面Iの近傍に、像面Iに配設される撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタFLが配置される。第2実施例に係る光学系WL(2)では、無限遠から近距離物体への合焦の際、前群G1および後群G2が異なる移動量で光軸に沿って物体側へ移動し、前群G1と後群G2との間隔が変化する(大きくなる)ように構成される。
以下の表2に、第2実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表2)
[全体諸元]
f=31.56
FNO=2.20
2ω=47.4
Y=14.00
Bf=22.645
TL=47.455
φL1=14.35
φSt=13.23
Exp=-40.370
BL=24.810
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd
1 59.8248 0.8040 70.32 1.487490
2 14.4329 0.3274
3 16.3422 4.8625 49.26 1.743200
4 -36.6404 0.7989 41.51 1.575010
5 27.5371 D5(可変)
6 ∞ 0.2959
7* 16.6614 2.5633 40.10 1.851348
8 -39.9032 0.8000 30.13 1.698950
9 16.3607 5.0395
10* -12.0711 0.8000 31.16 1.688930
11 30.6678 2.2782 40.10 1.851348
12* -24.1100 1.0000
13 96.5352 3.2292 40.66 1.883000
14 -41.0451 D14(可変)
15 ∞ 2.0000 64.17 1.516800
16 ∞ 0.1000
[非球面データ]
第7面
κ=1.0000
A4=-2.21170E-05,A6=-1.02561E-07,A8=-3.74746E-09,A10=1.54704E-11
第10面
κ=1.0000
A4=4.14903E-04,A6=1.73676E-06,A8=-6.05789E-08,A10=7.26224E-10
第12面
κ=1.0000
A4=2.36538E-04,A6=3.42662E-07,A8=-1.74584E-08,A10=1.51803E-10
[群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 200.03
G2 6 32.96
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=31.56 β=-0.1
D0 ∞ 336.06
D5 2.011 5.900
D14 21.226 24.343
Bf(air) 22.645 25.762
TL(air) 47.455 54.460
[条件式対応値]
条件式(1) φL1/φSt=1.085
条件式(2) ndLz+(0.002×νdLz)=1.658
条件式(3) (−Exp)/TL=0.851
条件式(4) f2/TL=0.695
条件式(5) f/TL=0.665
条件式(6) f/f1=0.158
条件式(7) f2/|f1|=0.165
条件式(8) Y/BL=0.564
図4(a)は、第2実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図4(b)は、第2実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。各収差図より、第2実施例に係る光学系は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
(第3実施例)
第3実施例について、図5〜図6および表3を用いて説明する。図5は、本実施形態の第3実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第3実施例に係る光学系WL(3)は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する前群G1と、正の屈折力を有する後群G2とから構成されている。
前群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の負レンズL11と、両凸形状の正レンズL12および両凹形状の第2の負レンズL13からなる接合レンズと、から構成される。第1の負レンズL11は、像側のレンズ面が非球面である。第3実施例において、第1の負レンズL11が本実施形態の物体側レンズに該当し、第2の負レンズL13が本実施形態の像側レンズに該当する。また、正レンズL12が本実施形態の中間レンズに該当する。
後群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の正レンズL21と、開口絞りSと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第2の正レンズL22および両凹形状の負レンズL23からなる接合レンズと、両凸形状の第3の正レンズL24と、両凸形状の第4の正レンズL25と、から構成される。
後群G2の像側に、像面Iが配置される。後群G2と像面Iとの間における像面Iの近傍に、像面Iに配設される撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタFLが配置される。第3実施例に係る光学系WL(3)では、無限遠から近距離物体への合焦の際、前群G1が固定されるとともに、後群G2が光軸に沿って物体側へ移動して、前群G1と後群G2との間隔が変化する(小さくなる)ように構成される。
以下の表3に、第3実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表3)
[全体諸元]
f=24.39
FNO=1.88
2ω=65.8
Y=14.75
Bf=23.457
TL=54.380
φL1=18.00
φSt=13.60
Exp=-39.982
BL=30.923
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd
1 36.4497 0.8205 46.96 1.540720
2* 12.6655 4.4502
3 16.2009 3.3476 40.66 1.883000
4 -169.8361 0.8036 52.20 1.517420
5 13.3262 D5(可変)
6 31.7481 1.6864 40.66 1.883000
7 887.1077 1.0201
8 ∞ 1.7251 (絞りS)
9 -23.1046 5.1591 47.86 1.757000
10 -9.0050 0.8936 28.38 1.728250
11 44.1254 0.6575
12 522.8176 2.2171 40.66 1.883000
13 -22.7113 2.3118
14 343.2013 1.9337 40.66 1.883000
15 -47.0785 D15(可変)
16 ∞ 2.0000 63.88 1.516800
17 ∞ 0.1000
[非球面データ]
第2面
κ=1.0000
A4=1.10390E-05,A6=-7.99130E-08,A8=1.98740E-09,A10=-1.77630E-11
[群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -210.40
G2 6 24.16
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=24.39 β=-0.1
D0 ∞ 252.46
D5 3.897 1.394
D15 22.038 24.541
Bf(air) 23.457 25.960
TL(air) 54.380 54.380
[条件式対応値]
条件式(1) φL1/φSt=1.324
条件式(2) ndLz+(0.002×νdLz)=1.622
条件式(3) (−Exp)/TL=0.735
条件式(4) f2/TL=0.444
条件式(5) f/TL=0.449
条件式(6) f/f1=-0.116
条件式(7) f2/|f1|=0.115
条件式(8) Y/BL=0.477
図6(a)は、第3実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図6(b)は、第3実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。各収差図より、第3実施例に係る光学系は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
(第4実施例)
第4実施例について、図7〜図8および表4を用いて説明する。図7は、本実施形態の第4実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第4実施例に係る光学系WL(4)は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する前群G1と、正の屈折力を有する後群G2とから構成されている。
前群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の負レンズL11と、両凸形状の正レンズL12および両凹形状の第2の負レンズL13からなる接合レンズと、から構成される。第1の負レンズL11は、像側のレンズ面が非球面である。第4実施例において、第1の負レンズL11が本実施形態の物体側レンズに該当し、第2の負レンズL13が本実施形態の像側レンズに該当する。また、正レンズL12が本実施形態の中間レンズに該当する。
後群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の正レンズL21と、開口絞りSと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第2の正レンズL22および両凹形状の負レンズL23からなる接合レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第3の正レンズL24と、両凸形状の第4の正レンズL25と、から構成される。
後群G2の像側に、像面Iが配置される。後群G2と像面Iとの間における像面Iの近傍に、像面Iに配設される撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタFLが配置される。第4実施例に係る光学系WL(4)では、無限遠から近距離物体への合焦の際、前群G1が固定されるとともに、後群G2が光軸に沿って物体側へ移動して、前群G1と後群G2との間隔が変化する(小さくなる)ように構成される。
以下の表4に、第4実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表4)
[全体諸元]
f=24.01
FNO=1.71
2ω=67.4
Y=14.75
Bf=22.577
TL=54.340
φL1=20.00
φSt=13.80
Exp=-40.008
BL=31.763
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd
1 39.9359 1.0000 61.25 1.589130
2* 14.3824 4.7333
3 15.7804 5.0881 40.66 1.883000
4 -44.4075 0.8082 38.03 1.603420
5 13.3628 D5(可変)
6 22.1593 1.8601 40.66 1.883000
7 66.7019 0.3806
8 ∞ 2.9573 (絞りS)
9 -17.2370 2.9736 55.35 1.677900
10 -9.1895 0.8017 27.57 1.755200
11 60.0458 0.9320
12 -123.7762 2.6605 40.66 1.883000
13 -19.0508 0.2421
14 72.9743 3.1748 42.73 1.834810
15 -39.1454 D15(可変)
16 ∞ 2.0000 63.88 1.516800
17 ∞ 0.1000
[非球面データ]
第2面
κ=1.0000
A4=1.21050E-05,A6=2.10680E-08,A8=1.53200E-10,A10=2.64730E-12
[群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -499.56
G2 6 23.43
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=24.01 β=-0.1
D0 ∞ 244.78
D5 4.151 1.733
D15 21.158 23.576
Bf(air) 22.577 24.995
TL(air) 54.340 54.340
[条件式対応値]
条件式(1) φL1/φSt=1.449
条件式(2) ndLz+(0.002×νdLz)=1.679
条件式(3) (−Exp)/TL=0.736
条件式(4) f2/TL=0.431
条件式(5) f/TL=0.442
条件式(6) f/f1=-0.048
条件式(7) f2/|f1|=0.047
条件式(8) Y/BL=0.464
図8(a)は、第4実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図8(b)は、第4実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。各収差図より、第4実施例に係る光学系は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
(第5実施例)
第5実施例について、図9〜図10および表5を用いて説明する。図9は、本実施形態の第5実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第5実施例に係る光学系WL(5)は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する前群G1と、正の屈折力を有する後群G2とから構成されている。
前群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の負レンズL11と、両凸形状の正レンズL12および両凹形状の第2の負レンズL13からなる接合レンズと、から構成される。第1の負レンズL11は、像側のレンズ面が非球面である。第5実施例において、第1の負レンズL11が本実施形態の物体側レンズに該当し、第2の負レンズL13が本実施形態の像側レンズに該当する。また、正レンズL12が本実施形態の中間レンズに該当する。
後群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の正レンズL21と、開口絞りSと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第2の正レンズL
22および両凹形状の負レンズL23からなる接合レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第3の正レンズL24と、両凸形状の第4の正レンズL25と、から構成される。
後群G2の像側に、像面Iが配置される。後群G2と像面Iとの間における像面Iの近傍に、像面Iに配設される撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタFLが配置される。第5実施例に係る光学系WL(5)では、無限遠から近距離物体への合焦の際、前群G1が固定されるとともに、後群G2が光軸に沿って物体側へ移動して、前群G1と後群G2との間隔が変化する(小さくなる)ように構成される。
以下の表5に、第5実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表5)
[全体諸元]
f=23.47
FNO=2.25
2ω=66.9
Y=14.75
Bf=23.557
TL=49.428
φL1=18.00
φSt=11.41
Exp=-40.109
BL=25.871
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd
1 107.9731 0.8205 46.97 1.540720
2* 10.9981 2.4243
3 13.9894 2.5274 46.59 1.816000
4 -79.8057 0.8000 52.20 1.517420
5 15.0985 D5(可変)
6 26.2360 1.3840 40.66 1.883000
7 197.2957 1.3232
8 ∞ 4.9853 (絞りS)
9 -24.8310 2.5295 60.19 1.640000
10 -7.7839 0.8000 31.16 1.688930
11 58.9890 0.6647
12 -74.9679 1.6834 40.66 1.883000
13 -19.5144 0.1292
14 509.9112 1.7993 40.66 1.883000
15 -31.4185 D15(可変)
16 ∞ 2.0000 63.88 1.516800
17 ∞ 0.1000
[非球面データ]
第2面
κ=1.0000
A4=-1.23248E-07,A6=-3.78341E-09,A8=-2.50622E-09,A10=-4.53602E-12
[群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -83.16
G2 6 22.47
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=23.47 β=-0.1
D0 ∞ 249.95
D5 4.000 1.355
D15 22.139 24.784
Bf(air) 23.557 26.202
TL(air) 49.428 49.428
[条件式対応値]
条件式(1) φL1/φSt=1.578
条件式(2) ndLz+(0.002×νdLz)=1.622
条件式(3) (−Exp)/TL=0.811
条件式(4) f2/TL=0.455
条件式(5) f/TL=0.475
条件式(6) f/f1=-0.282
条件式(7) f2/|f1|=0.270
条件式(8) Y/BL=0.570
図10(a)は、第5実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図10(b)は、第5実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。各収差図より、第5実施例に係る光学系は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
(第6実施例)
第6実施例について、図11〜図12および表6を用いて説明する。図11は、本実施形態の第6実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第6実施例に係る光学系WL(6)は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する前群G1と、正の屈折力を有する後群G2とから構成されている。
前群G1は、物体側から順に並んだ、両凹形状の第1の負レンズL11と、両凸形状の正レンズL12および像側に凸面を向けたメニスカス形状の第2の負レンズL13からなる接合レンズと、から構成される。第6実施例において、第1の負レンズL11が本実施形態の物体側レンズに該当し、第2の負レンズL13が本実施形態の像側レンズに該当する。また、正レンズL12が本実施形態の中間レンズに該当する。
後群G2は、物体側から順に並んだ、開口絞りSと、両凸形状の第1の正レンズL21および両凹形状の第1の負レンズL22からなる接合レンズと、両凹形状の第2の負レンズL23および両凸形状の第2の正レンズL24からなる接合レンズと、両凸形状の第3の正レンズL25と、から構成される。第1の正レンズL21は、物体側のレンズ面が非球面である。第2の負レンズL23は、物体側のレンズ面が非球面である。第2の正レンズL24は、像側のレンズ面が非球面である。
後群G2の像側に、像面Iが配置される。後群G2と像面Iとの間における像面Iの近傍に、像面Iに配設される撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタFLが配置される。第6実施例に係る光学系WL(6)では、無限遠から近距離物体への合焦の際、前群G1および後群G2が異なる移動量で光軸に沿って物体側へ移動し、前群G1と後群G2との間隔が変化する(小さくなる)ように構成される。
以下の表6に、第6実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表6)
[全体諸元]
f=24.10
FNO=1.85
2ω=65.1
Y=14.75
Bf=14.943
TL=39.463
φL1=14.00
φSt=13.00
Exp=-39.971
BL=24.520
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd
1 -28.4741 0.8923 41.51 1.575010
2 39.1920 0.4983
3 16.9984 3.0364 40.66 1.883000
4 -42.5726 0.7889 31.16 1.688930
5 -1010.0926 D5(可変)
6 ∞ 3.2962 (絞りS)
7* 24.3876 3.6900 40.10 1.851350
8 -10.9999 0.8108 30.13 1.698950
9 16.8961 3.5031
10* -7.7846 0.7999 31.16 1.688930
11 98.8713 2.7021 40.10 1.851350
12* -14.9932 0.1008
13 154.0868 3.0786 40.66 1.883000
14 -27.6738 D14(可変)
15 ∞ 2.0000 63.88 1.516800
16 ∞ 0.1000
[非球面データ]
第7面
κ=1.0000
A4=-1.13520E-04,A6=-6.74260E-07,A8=-2.01520E-08,A10=9.39710E-11
第10面
κ=1.0000
A4=5.79240E-04,A6=3.88230E-06,A8=-2.06270E-08,A10=1.30200E-09
第12面
κ=1.0000
A4=2.30750E-04,A6=-1.71840E-08,A8=-5.02940E-09,A10=4.73930E-12
[群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 42.30
G2 6 34.37
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=24.10 β=-0.1
D0 ∞ 250.63
D5 1.322 1.200
D14 13.525 15.970
Bf(air) 14.943 17.388
TL(air) 39.463 41.785
[条件式対応値]
条件式(1) φL1/φSt=1.077
条件式(2) ndLz+(0.002×νdLz)=1.751
条件式(3) (−Exp)/TL=1.013
条件式(4) f2/TL=0.871
条件式(5) f/TL=0.611
条件式(6) f/f1=0.570
条件式(7) f2/|f1|=0.813
条件式(8) Y/BL=0.602
図12(a)は、第6実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図12(b)は、第6実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。各収差図より、第6実施例に係る光学系は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
(第7実施例)
第7実施例について、図13〜図14および表7を用いて説明する。図13は、本実施形態の第7実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第7実施例に係る光学系WL(7)は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する前群G1と、正の屈折力を有する後群G2とから構成されている。
前群G1は、物体側から順に並んだ、両凹形状の第1の負レンズL11と、両凸形状の第1の正レンズL12と、開口絞りSと、両凹形状の第2の負レンズL13および両凸形状の第2の正レンズL14からなる接合レンズと、両凹形状の第3の負レンズL15と、から構成される。第1の負レンズL11は、物体側のレンズ面が非球面である。第3の負レンズL15は、物体側のレンズ面が非球面である。第7実施例において、第1の負レンズL11が本実施形態の物体側レンズに該当し、第3の負レンズL15が本実施形態の像側レンズに該当する。また、第1の正レンズL12と、第2の負レンズL13および第2の正レンズL14からなる正の接合レンズとが、本実施形態の中間レンズに該当する。
後群G2は、物体側から順に並んだ、両凸形状の第1の正レンズL21および両凹形状の第1の負レンズL22からなる接合レンズと、両凹形状の第2の負レンズL23および両凸形状の第2の正レンズL24からなる接合レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス形状の第3の正レンズL25と、から構成される。第3の正レンズL25は、像側のレンズ面が非球面である。
後群G2の像側に、像面Iが配置される。後群G2と像面Iとの間における像面Iの近傍に、像面Iに配設される撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタFLが配置される。第7実施例に係る光学系WL(7)では、無限遠から近距離物体への合焦の際、前群G1および後群G2が異なる移動量で光軸に沿って物体側へ移動し、前群G1と後群G2との間隔が変化する(小さくなる)ように構成される。
以下の表7に、第7実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表7)
[全体諸元]
f=35.79
FNO=1.86
2ω=62.0
Y=21.60
Bf=19.756
TL=56.084
φL1=19.20
φSt=20.00
Exp=-40.000
BL=36.328
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd
1* -40.1205 1.250 31.2 1.68893
2 54.9934 0.125
3 25.9110 3.722 40.7 1.88300
4 -132.1071 1.250
5 ∞ 1.956 (絞りS)
6 -66.3010 1.000 41.0 1.58144
7 20.2021 4.306 40.7 1.88300
8 -77.5553 0.439
9* -62.6081 1.250 31.2 1.68893
10 114.3743 D10(可変)
11 30.5815 4.417 40.7 1.88300
12 -34.7670 1.251 36.4 1.62004
13 35.1617 5.121
14 -16.5664 1.000 30.1 1.69895
15 47.2983 5.005 40.7 1.88300
16 -35.9354 0.500
17 -53.1146 1.867 49.5 1.77250
18* -29.4890 D18(可変)
19 ∞ 2.500 63.9 1.51680
20 ∞ 0.100
[非球面データ]
第1面
κ=1.0000
A4=2.17830E-07,A6=2.28154E-08,A8=-1.79806E-10,A10=8.74643E-13
第9面
κ=1.0000
A4=-2.16812E-05,A6=4.81264E-09,A8=1.34488E-10,A10=2.15929E-13
第18面
κ=1.0000
A4=2.16108E-05,A6=3.37861E-08,A8=1.21515E-10,A10=-3.44430E-13
[群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 79.95
G2 11 50.83
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=35.79 β=-0.2162
D0 ∞ 186.16
D10 1.868 0.902
D18 18.008 25.874
Bf(air) 19.756 27.622
TL(air) 56.084 62.984
[条件式対応値]
条件式(1) φL1/φSt=0.960
条件式(2) ndLz+(0.002×νdLz)=1.751
条件式(3) (−Exp)/TL=0.878
条件式(4) f2/TL=0.893
条件式(5) f/TL=0.629
条件式(6) f/f1=0.448
条件式(7) f2/|f1|=0.636
条件式(8) Y/BL=0.595
図14(a)は、第7実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図14(b)は、第7実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。各収差図より、第7実施例に係る光学系は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
上記各実施例によれば、小型で良好な光学性能を有した光学系を実現することができる。
ここで、上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。
なお、以下の内容は、本実施形態の光学系の光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
本実施形態の光学系の数値実施例として、前群と後群からなる2群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成(例えば、3群等)の光学系を構成することもできる。具体的には、本実施形態の光学系の最も物体側や最も像面側にレンズ又はレンズ群を追加した構成でも構わない。
本実施形態の光学系において、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動(揺動)させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。
レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。
レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしても良い。
開口絞りは、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用しても良
い。
各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施しても良い。これにより、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成することができる。
G1 前群 G2 後群
I 像面 S 開口絞り

Claims (13)

  1. 物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、
    合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
    前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、
    前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、
    前記後群の最も像側に正レンズが配置され、
    前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、
    前記後群は、正の屈折力を有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
    0.90<φL1/φSt<1.95
    0.464≦Y/BL<0.80
    0.38<f2/TL<1.00
    但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
    φSt:前記開口絞りの開口径、
    Y:前記光学系のイメージサークルの半径、
    BL:無限遠合焦状態の前記光学系における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、
    f2:前記後群の焦点距離、
    TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離。
  2. 物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、
    合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
    前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、
    前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、
    前記後群の最も像側に正レンズが配置され、
    前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、
    以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
    0.90<φL1/φSt<1.95
    0.35<Y/BL<0.80
    −0.36<f/f1≦0.448
    但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
    φSt:前記開口絞りの開口径、
    Y:前記光学系のイメージサークルの半径、
    BL:無限遠合焦状態の前記光学系における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、
    f:無限遠合焦状態の前記光学系の焦点距離、
    f1:前記前群の焦点距離。
  3. 物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、
    合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
    前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、
    前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、
    前記後群の最も像側に正レンズが配置され、
    前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、
    前記後群は、正の屈折力を有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
    0.90<φL1/φSt<1.95
    0.35<Y/BL<0.80
    0.010<f2/|f1|<0.900
    但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
    φSt:前記開口絞りの開口径、
    Y:前記光学系のイメージサークルの半径、
    BL:無限遠合焦状態の前記光学系における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、
    f2:前記後群の焦点距離、
    f1:前記前群の焦点距離。
  4. 物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、
    合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
    前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、
    前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、
    前記後群の最も像側に正レンズが配置され、
    前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、
    以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
    0.90<φL1/φSt<1.95
    0.442≦f/TL<0.70
    −0.36<f/f1≦−0.048
    但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
    φSt:前記開口絞りの開口径、
    f:無限遠合焦状態の前記光学系の焦点距離、
    TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離、
    f1:前記前群の焦点距離。
  5. 物体側から順に並んだ、前群と、後群とにより実質的に2個のレンズ群からなり、
    合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
    前記前群は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する物体側レンズと、中間レンズと、負の屈折力を有する像側レンズとからなり、
    前記中間レンズは、正レンズおよび正の接合レンズのうちいずれか一方もしくは両方からなり、
    前記後群の最も像側に正レンズが配置され、
    前記前群もしくは前記後群に開口絞りが配置され、
    以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
    0.90<φL1/φSt<1.95
    0.38<f/TL<0.70
    −0.36<f/f1≦−0.048
    0.60<(−Exp)/TL<1.10
    但し、φL1:前記前群の前記物体側レンズの有効径、
    φSt:前記開口絞りの開口径、
    f:無限遠合焦状態の前記光学系の焦点距離、
    TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離、
    f1:前記前群の焦点距離、
    Exp:前記光学系における像面から射出瞳の位置までの光軸上の距離。
  6. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光学系。
    0.60<(−Exp)/TL<1.10
    但し、Exp:前記光学系における像面から射出瞳の位置までの光軸上の距離、
    TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離。
  7. 前記後群は、正の屈折力を有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載の光学系。
    0.36<f2/TL<1.00
    但し、f2:前記後群の焦点距離、
    TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離。
  8. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光学系。
    0.38<f/TL<0.70
    但し、f:無限遠合焦状態の前記光学系の焦点距離、
    TL:無限遠合焦状態の前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離、なお最も像側のレンズ面から像面までは空気換算距離。
  9. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1または3に記載の光学系。
    −0.36<f/f1<0.60
    但し、f:無限遠合焦状態の前記光学系の焦点距離、
    f1:前記前群の焦点距離。
  10. 前記後群は、正の屈折力を有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする請求項4または5に記載の光学系。
    0.010<f2/|f1|<0.900
    但し、f2:前記後群の焦点距離、
    f1:前記前群の焦点距離。
  11. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項4または5に記載の光学系。
    0.35<Y/BL<0.80
    但し、Y:前記光学系のイメージサークルの半径、
    BL:無限遠合焦状態の前記光学系における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。
  12. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の光学系。
    1.50<ndLz+(0.002×νdLz)<1.86
    但し、ndLz:前記前群の前記像側レンズのd線に対する屈折率、
    νdLz:前記前群の前記像側レンズのアッベ数。
  13. 請求項1から12のいずれか一項に記載の光学系を搭載して構成される光学機器。
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