JP6979566B2 - 単焦点撮像光学系、撮像装置、カメラシステム - Google Patents

単焦点撮像光学系、撮像装置、カメラシステム Download PDF

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Description

本開示は、諸収差を良好に補正できる単焦点撮像光学系、及びその単焦点撮像光学系を用いる撮像装置と、カメラシステムに関する。
特許文献1は、撮影対象から見て定置にある正の又は負の屈折力の前群と、撮像面の側にある正の屈折力の後群と、前記前群と前記後群との間に位置固定で配置された開口絞りとを有し、前記後群は、前記開口絞りの側にあり且つ焦点合わせのために光軸線に沿って摺動可能な第1部分後群と、前記撮像面に対して定置にある第2部分後群とから構成される形式の広角レンズを開示している。
特許文献2は、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G1と、開口絞りと、正の屈折力の第2レンズ群G2と、負の屈折力の第3レンズ群G3より構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズと像側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズDB2と両凸形状の正レンズのみから構成され、前記第3レンズ群は最も物体側に負レンズを有し、最も像側に正レンズを有し、少なくとも1枚ずつの正レンズと負レンズを有し、さらに所定の条件式を満足させる結像光学系を開示している。
特開2015−191237号公報 特開2015−043104号公報
本開示は、諸収差を良好に補正できる単焦点撮像光学系、及びその単焦点撮像光学系を用いる撮像装置と、カメラシステムと、を提供することを目的とする。
本開示における単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群と、正のパワーを有する第2レンズ群と、負のパワーを有する第3レンズ群と、からなる。第1レンズ群は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群と、開口絞りAと、正のパワーを有する第1Bレンズ群と、からなる。第1Aレンズ群は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ素子と、負のパワーを有する第2レンズ素子と、からなる。第2レンズ群は、正のパワーを有する単レンズ素子からなる。そして、フォーカシングに際して、第2レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第1レンズ群と前記第3レンズ群は移動しない。
また、本開示における単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群と、正のパワーを有する第2レンズ群と、負のパワーを有する第3レンズ群と、からなる。第2レンズ群は、正のパワーを有する単レンズ素子からなる。フォーカシングに際して、第2レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第1レンズ群と前記第3レンズ群は移動しない。そして、下記の条件(2)を満足する。
0.5 < TG/TL < 0.7 ・・・(2)
ここで、
TL:光学全長 (最物体側レンズ面から像面までの距離)、
TG:光学系厚み(最物体側レンズ面から最像面側レンズ面までの距離)、
である。
また、本開示における単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群と、正のパワーを有する第2レンズ群と、負のパワーを有する第3レンズ群と、からなる。第2レンズ群は、正のパワーを有する単レンズ素子からなる。フォーカシングに際して、第2レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第1レンズ群と前記第3レンズ群は移動しない。そして、下記の条件(3)を満足する。
1.5 < TL/FL < 2.5 ・・・(3)
ここで、
TL:光学全長 (最物体側レンズ面から像面までの距離)、
FL:無限遠時の焦点距離、
である。
本開示によれば、諸収差を良好に補正できる単焦点撮像光学系、及びその単焦点撮像光学系を用いる撮像装置と、カメラシステムと、を提供することができる。
実施の形態1(数値実施例1)に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例1に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態2(数値実施例2)に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例2に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態3(数値実施例3)に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例3に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態1に係るデジタルカメラの概略構成図 実施の形態1に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムの概略構成図
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既に良く知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態1〜3)
図1、図3、図5は、各々実施の形態1〜3に係る単焦点撮像光学系のレンズ配置図であり、いずれも無限遠合焦状態にある単焦点撮像光学系を表している。
さらに図1、図3、図5において、レンズ群に付された矢印は、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングを表す。なお、これら図1、図3、図5では、各レンズ群の位置の下部に各レンズ群の符号が記載されているため、便宜上、この各レンズ群の符号の下部にフォーカシングを表す矢印を付している。
なお図1、図3、図5において、特定の面に付されたアスタリスク*は、該面が非球面であることを示している。また図1、図3、図5において、各レンズ群の符号に付された記号(+)及び記号(−)は、各レンズ群のパワーの符号に対応する。また図1、図3、図5において、最も右側に記載された直線は、像面S(撮像素子の物体側の面)の位置を表す。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る単焦点撮像光学系を表している。
単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3、で構成される。
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1A、開口絞りA、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bと、で構成される。
第1Aレンズ群G1Aは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ素子L1と、負のパワーを有する第2レンズ素子L2と、で構成される。
第1Bレンズ群G1Bは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第3レンズ素子L3と、負のパワーを有する第4レンズ素子L4と、負のパワーを有する第5レンズ素子L5と、正のパワーを有する第6レンズ素子L6と、で構成される。第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4は接着材などで接着される接合レンズである。
第2レンズ群G2は、正のパワーを有する第7レンズ素子L7で構成される。
第3レンズ群G3は、負のパワーを有する第8レンズ素子L8で構成される。
各レンズ素子を説明する。
第1Aレンズ群G1A内におけるレンズ素子を説明する。第1レンズ素子L1は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第2レンズ素子L2は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
第1Bレンズ群G1B内におけるレンズ素子を説明する。第3レンズ素子L3は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第4レンズ素子L4は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第5レンズ素子L5は、両凹レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。
第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第7レンズ素子L7は、像側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第8レンズ素子L8は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。
単焦点撮像光学系において、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングの際に、第1レンズ群G1は移動せず、第2レンズ群G2は光軸に沿って物体側に移動し、第3レンズ群G3は移動しない。すなわち、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、の間隔が変化する。
(実施の形態2)
図3は、実施の形態2に係る単焦点撮像光学系を表している。
単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3、で構成される。
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1A、開口絞りA、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bと、で構成される。
第1Aレンズ群G1Aは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ素子L1と、負のパワーを有する第2レンズ素子L2と、で構成される。
第1Bレンズ群G1Bは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第3レンズ素子L3と、負のパワーを有する第4レンズ素子L4と、負のパワーを有する第5レンズ素子L5と、正のパワーを有する第6レンズ素子L6と、で構成される。第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4は接着材などで接着される接合レンズである。
第2レンズ群G2は、正のパワーを有する第7レンズ素子L7で構成される。
第3レンズ群G3は、負のパワーを有する第8レンズ素子L8で構成される。
各レンズ素子を説明する。
第1Aレンズ群G1A内におけるレンズ素子を説明する。第1レンズ素子L1は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第2レンズ素子L2は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。
第1Bレンズ群G1B内におけるレンズ素子を説明する。第3レンズ素子L3は、像側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その像側の面は非球面である。第4レンズ素子L4は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第5レンズ素子L5は、両凹レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。
第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第7レンズ素子L7は、像側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第8レンズ素子L8は、両凹レンズである。
単焦点撮像光学系において、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングの際に、第1レンズ群G1は移動せず、第2レンズ群G2は光軸に沿って物体側に移動し、第3レンズ群G3は移動しない。すなわち、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、の間隔が変化する。
(実施の形態3)
図5は、実施の形態3に係る単焦点撮像光学系を表している。
単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3、で構成される。
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1A、開口絞りA、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bと、で構成される。
第1Aレンズ群G1Aは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ素子L1と、負のパワーを有する第2レンズ素子L2と、で構成される。
第1Bレンズ群G1Bは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第3レンズ素子L3と、負のパワーを有する第4レンズ素子L4と、負のパワーを有する第5レンズ素子L5と、正のパワーを有する第6レンズ素子L6と、で構成される。第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4は接着材などで接着される接合レンズである。
第2レンズ群G2は、正のパワーを有する第7レンズ素子L7で構成される。
第3レンズ群G3は、負のパワーを有する第8レンズ素子L8で構成される。
各レンズ素子を説明する。
第1Aレンズ群G1A内におけるレンズ素子を説明する。第1レンズ素子L1は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第2レンズ素子L2は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その物体側の面は非球面である。
第1Bレンズ群G1B内におけるレンズ素子を説明する。第3レンズ素子L3は、像側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その像側の面は非球面である。第4レンズ素子L4は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第5レンズ素子L5は、両凹レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。
第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第7レンズ素子L7は、像側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第8レンズ素子L8は、両凹レンズである。
単焦点撮像光学系において、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングの際に、第1レンズ群G1は移動せず、第2レンズ群G2は光軸に沿って物体側に移動し、第3レンズ群G3は移動しない。すなわち、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、の間隔が変化する。
(条件及び効果等)
以下、例えば実施の形態1から3に係る単焦点撮像光学系が満足することが可能な条件を説明する。なお、実施の形態1から3に係る単焦点撮像光学系に対して、複数の可能な条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足する単焦点撮像光学系の構成が最も効果的である。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏する単焦点撮像光学系を得ることも可能である。
例えば実施の形態1〜3に係る単焦点撮像光学系のように、本開示における単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3と、からなる。そして、フォーカシングの際に、第2レンズ群G2はが光軸に沿って移動し、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3は移動しない。
これにより、単焦点撮像光学系の全長が変化することなくフォーカシングが可能となる。
また、例えば、単焦点撮像光学系は、以下の条件(1)、(2)、及び(3)を満足することが望ましい。
2.3 < TL/Y’ < 3.0 ・・・(1)
0.5 < TG/TL < 0.7 ・・・(2)
1.5 < TL/FL < 2.5 ・・・(3)
ここで、
TL:光学全長 (最物体側レンズ面〜像面までの距離)、
TG:光学系厚み(最物体側レンズ面から最像面側レンズ面までの距離)、
Y’:撮像面最大像高、
FL:無限遠時の焦点距離、
である。
条件(1)は、撮像面最大像高と、光学全長(最物体側レンズ面〜像面までの距離)との関係を規定する条件である。条件(1)の下限を下回ると、光学全長が短くなり過ぎて十分な収差補正が困難になる。逆に条件(1)の上限を上回ると、光学全長が長くなり、小型化を達成することが困難になる。
条件(2)は、光学全長(最物体側レンズ面〜像面までの距離)と、光学系厚み(最物体側レンズ面から最像面側レンズ面までの距離)との関係を規定する条件である。条件(2)の下限を下回ると、レンズ厚が薄くなりすぎ、諸収差、特にコマ収差の補正が困難になる。逆に条件(2)の上限を上回ると、十分なバックフォーカスを確保できず、赤外線(IR)カットフィルタやローパスフィルタ(LPF)等のカメラ側光学素子を配置することが困難となる。
条件(3)は、無限遠時の焦点距離と、光学全長(最物体側レンズ面〜像面までの距離)との関係を規定する条件である。条件(3)の下限を下回ると、光学全長が短くなりすぎて、十分な諸収差、特にコマ収差、像面湾曲の補正が困難になる。逆に条件(3)の上限を上回ると、光学全長が長くなりすぎ、小型化を達成することが困難となる。
好ましくは、以下の条件(1a)、(1b)、(2a)、(2b)、(3a)、(3b)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
2.35 < TL/Y’ ・・・(1a)
TL/Y’ < 2.8 ・・・(1b)
0.53 < TG/TL ・・・(2a)
TG/TL < 0.67 ・・・(2b)
1.7 < TL/FL ・・・(3a)
TL/FL < 2.3 ・・・(3b)
より好ましくは、以下の条件(1c)、(1d)、(2c)、(2d)、(3c)、(3d)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
2.4 < TL/Y’ ・・・(1c)
TL/Y’ < 2.75 ・・・(1d)
0.55 < TG/TL ・・・(2c)
TG/TL < 0.65 ・・・(2d)
1.9 < TL/FL ・・・(3c)
TL/FL < 2.2 ・・・(3d)
また、例えば、単焦点撮像光学系において、第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1Aと、開口絞りAと、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bレンズ群からなることが望ましい。
これにより、第1レンズ群G1は、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1A、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bレンズ群のレトロフォーカス型となり、広角レンズに適した構成となる。
また、例えば、単焦点撮像光学系において、第1Aレンズ群G1Aは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ素子L1と、負のパワーを有する第2レンズ素子L2と、からなることが望ましい。
これにより、第1Aレンズ群G1Aは負のパワーを有しながら、第1レンズ素子L1が物体側に凸面を有する構成が可能となり、レンズ全長をより短くできる。
また、例えば、単焦点撮像光学系は、以下の条件(4)を満足することが望ましい。
1.0 < (1−β2G)β3G < 1.5 ・・・(4)
ここで、
β2G:第2レンズ群G2の横倍率、
β3G:第3レンズ群G3の横倍率、
である。
条件(4)は、第2レンズ群G2の横倍率と、第3レンズ群G3の横倍率と、の関係を規定する条件である。条件(4)の下限を下回ると、フォーカスレンズの移動量が大きくなる為、フォーカスの為に十分な群間隔が必要となる。結果、鏡筒全長を長くする必要が生じる。逆に、条件(4)の上限を上回ると、フォーカスレンズの移動量に対して像面ピント移動量が大きくなる。その結果、高精度なフォーカス制御が必要となり、僅かなフォーカス制御誤差でもピントボケを発生してしまう。
好ましくは、以下の条件(4a)または(4b)のいずれか一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
1.05 < (1−β2G)β3G ・・・(4a)
(1−β2G)β3G 1.4 ・・・(4b)
より好ましくは、以下の条件(4c)または(4d)のいずれか一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
1.1 (1−β2G)β3G ・・・(4c)
(1−β2G)β3G 1.3 ・・・(4d)
また、例えば、単焦点撮像光学系において、第2レンズ群G2は正のパワーを有する単レンズ素子からなり、以下の条件(5)を満足することが望ましい。
1.70 < Nd2G < 1.85 ・・・(5)
ここで、
Nd2G:第2レンズ群G2のd線に対する屈折率、
である。
条件(5)は、第2レンズ群G2が備える、正レンズ素子のd線に対する屈折率を規定する条件である。条件(5)の下限を下回ると、像面湾曲、非点収差の補正が困難となる。逆に、条件(5)の上限を上回ると、色分散が大きい硝材となり、色収差補正が困難になる。
好ましくは、以下の条件(5a)または(5b)のいずれか一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
1.73< Nd2G ・・・(5a)
Nd2G < 1.80 ・・・(5b)
より好ましくは、以下の条件(5c)または(5d)のいずれか一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
1.75 < Nd2G ・・・(5c)
Nd2G < 1.78 ・・・(5d)
(実施の形態1を適用した撮像装置の概略構成)
図7は、本実施の形態1に係る単焦点撮像光学系を適用した撮像装置の概略構成を示す。なお、本実施の形態2及び3に係る単焦点撮像光学系を撮像装置に適用することも可能である。
撮像装置100は、筐体104と、撮像素子102と、単焦点撮像光学系101と、で構成されている。撮像装置100の具体例はデジタルカメラである。
単焦点撮像光学系101は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3と、を備える。
鏡筒302は、単焦点撮像光学系101の各レンズ群と、開口絞りAを保持する。
撮像素子102は、本実施の形態1に係る単焦点撮像光学系における像面Sの位置に配置されている。
単焦点撮像光学系101には、第2レンズ群G2がフォーカシングの際に移動するように、筐体104に含まれるアクチュエータやレンズ枠が構成されている。
これにより、諸収差を良好に補正できる撮像装置を実現することができる。
なお、以上説明した実施の形態1に係る単焦点撮像光学系をデジタルカメラに適用した例を示したが、監視カメラ、スマートフォン等に適用することもできる。
(実施の形態1を適用したカメラシステムの概略構成)
図8は、本実施の形態1に係る単焦点撮像光学系を適用したカメラシステムの概略構成を示す。なお、本実施の形態2及び3に係る単焦点撮像光学系をカメラシステムに適用することも可能である。
カメラシステム200は、カメラ本体201と、カメラ本体201に着脱自在に接続される交換レンズ装置300とを備える。
カメラ本体201は、交換レンズ装置300の単焦点撮像光学系によって形成される光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子202と、撮像素子202によって変換された画像信号を表示するモニタ203と、画像信号を記憶するメモリ(図示せず)と、カメラマウント部204と、ファインダ205と、を含む。
交換レンズ装置300は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3と、を備える。
第1レンズ群G1は、開口絞りAを備える。
鏡筒302は、単焦点撮像光学系101の各レンズ群と、開口絞りAを保持し、カメラ本体201のカメラマウント部204に接続されるレンズマウント部304とを含む。
カメラマウント部204及びレンズマウント部304は、物理的な接続のみならず、カメラ本体201内のコントローラ(図示せず)と交換レンズ装置300内のコントローラ(図示せず)とを電気的に接続し、相互の信号のやり取りを可能とするインターフェースとしても機能する。
単焦点撮像光学系101は、鏡筒302が保持する各レンズ群と、カメラ本体201と、から構成される。単焦点撮像光学系101には、第2レンズ群G2がフォーカシングの際に移動するように、交換レンズ装置300内のコントローラによって制御されるアクチュエータやレンズ枠が構成されている。
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1から3を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
実施の形態1〜3に係る単焦点撮像光学系を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子(すなわち、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ素子)のみで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ素子等で、各レンズ群を構成してもよい。特に、屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子において、屈折率の異なる媒質の界面に回折構造を形成すると、回折効率の波長依存性が改善されるので、好ましい。
これにより、諸収差の良好なカメラを実現することができる。
(数値実施例)
以下、実施の形態1〜3に係る単焦点撮像光学系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「mm」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、rは曲率半径、dは面間隔、ndはd線に対する屈折率、νd(vdとも記す)はd線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、*印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
Figure 0006979566
ここで、
Z:光軸からの高さがhの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
h:光軸からの高さ、
r:頂点曲率半径、
κ:円錐定数、
An:n次の非球面係数
である。
図2、図4、図6は、各々実施例1〜3に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
各縦収差図は、左側から順に、球面収差(SA(mm))、非点収差(AST(mm))、歪曲収差(DIS(%))を示す。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、Fで示す)を表し、実線はd線(d−line)、短破線はF線(F−line)、長破線はC線(C−line)の特性である。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、mで示す)の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表す。
(数値実施例1)
数値実施例1の単焦点撮像光学系は、図1に示した実施の形態1に対応する。数値実施例1の単焦点撮像光学系の面データを表1に、非球面データを表2に、無限遠合焦状態での各種データを表3A〜表3Bに示す。
(表1:面データ)
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 12.82170 1.24620 2.00100 29.1
2 19.48950 0.20000
3* 14.16440 0.60000 1.58699 59.5
4 7.30140 3.06590
5(絞り) ∞ 1.74410
6* -46.73260 1.78530 1.77200 50.0
7 -5.24090 0.01000 1.56732 42.8
8 -5.24090 0.60000 1.75211 25.0
9 -9.29880 0.51810
10 -6.11690 0.75000 1.69895 30.0
11 29.04080 0.01000 1.56732 42.8
12 29.04080 2.21160 2.00100 29.1
13 -14.01940 2.15010
14* -12.62510 2.42650 1.77200 50.0
15* -8.02200 1.30110
16 -46.30850 0.70000 1.80809 22.8
17 ∞ BF
像面 ∞
(表2:非球面データ)
第3面
K= 0.00000E+00, A4=-6.99573E-05, A6= 5.01968E-07, A8=-1.32014E-07
A10= 2.84445E-09, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00
第6面
K= 0.00000E+00, A4= 1.72235E-04, A6=-4.97053E-06, A8= 5.70084E-06
A10=-2.30020E-06, A12= 4.66915E-07, A14=-3.59489E-08
第14面
K= 0.00000E+00, A4=-1.15700E-04, A6=-6.73709E-07, A8= 5.53616E-08
A10=-3.20100E-10, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00
第15面
K=-6.08700E-01, A4=-2.73845E-05, A6=-8.65500E-07, A8= 2.45811E-08
A10=-2.76025E-11, A12= 7.17156E-12, A14=-5.48961E-14
(無限遠合焦状態での各種データ)
(表3A:各種データ)
焦点距離 18.0157
Fナンバー 4.10720
画角 38.5407
像高 13.2000
レンズ全長 34.5079
BF 15.18901
入射瞳位置 4.8707
射出瞳位置 -18.0488
前側主点位置 13.1215
後側主点位置 16.4922
(表3B:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 34.2382
2 3 -26.5301
3 6 7.5056
4 8 -17.0502
5 10 -7.1660
6 12 9.6946
7 14 23.1775
8 16 -57.3062
(数値実施例2)
数値実施例2の単焦点撮像光学系は、図4に示した実施の形態2に対応する。数値実施例2の単焦点撮像光学系の面データを表4に、非球面データを表5に、無限遠合焦状態での各種データを表6A〜表6Bに示す。
(表4:面データ)
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 12.32460 1.56120 2.00100 29.1
2 18.80530 0.20000
3 11.37350 0.60000 1.51823 59.0
4 6.29020 3.66170
5(絞り) ∞ 2.19210
6* -30.50330 1.91020 1.77250 49.5
7 -5.36360 0.01000 1.56732 42.8
8 -5.36360 0.60000 1.75211 25.0
9 -14.78670 1.02930
10 -7.21210 0.75000 1.69895 30.0
11 142.57870 0.01000 1.56732 42.8
12 142.57870 2.79300 2.00100 29.1
13 -12.55910 2.21150
14* -56.19540 3.37110 1.77250 49.5
15* -12.65650 1.30000
16 -58.97190 0.70000 1.80809 22.8
17 ∞ BF
像面 ∞
(表5:非球面データ)
第6面
K= 0.00000E+00, A4= 5.34374E-05, A6=-9.46644E-06, A8= 3.37504E-06
A10=-5.37095E-07, A12= 4.39385E-08, A14=-1.44592E-09
第14面
K= 0.00000E+00, A4= 1.96784E-06, A6=-3.08457E-07, A8= 1.45813E-08
A10=-1.91592E-10, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00
第15面
K=-9.98321E-01, A4= 2.46609E-05, A6=-5.39172E-07, A8= 2.00280E-08
A10=-2.81286E-10, A12= 2.19599E-12, A14=-1.52395E-14
(無限遠合焦状態での各種データ)
(表6A:各種データ)
焦点距離 18.0140
Fナンバー 2.88966
画角 38.5846
像高 13.2000
レンズ全長 38.0027
BF 15.10256
入射瞳位置 6.0333
射出瞳位置 -28.5180
前側主点位置 16.6081
後側主点位置 19.9886
(表6B:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 31.8845
2 3 -28.2976
3 6 8.1544
4 8 -11.5050
5 10 -9.8015
6 12 11.6356
7 14 20.4562
8 16 -72.9770
(数値実施例3)
数値実施例3の単焦点撮像光学系は、図7に示した実施の形態3に対応する。数値実施例3の単焦点撮像光学系の面データを表7に、非球面データを表8に、無限遠合焦状態での各種データを表9A〜表9Bに示す。
(表7:面データ)
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 11.50480 1.65870 2.00100 29.1
2 16.06050 0.40000
3* 9.11350 0.60000 1.69384 53.1
4* 5.71770 3.85300
5(絞り) ∞ 2.20750
6 -58.80920 2.52780 1.83481 42.7
7 -5.47060 0.00500 1.56732 42.8
8 -5.47060 0.45000 1.84666 23.8
9 -20.14240 1.16300
10 -8.31450 0.50000 1.69895 30.0
11 69.18830 0.00500 1.56732 42.8
12 69.18830 3.40760 2.00100 29.1
13 -10.78810 2.61300
14* -33.95210 2.35910 1.77200 50.0
15* -14.07390 1.30000
16 -18.99640 0.65000 1.80809 22.8
17 -33.40560 BF
像面 ∞
(表8:非球面データ)
第3面
K= 0.00000E+00, A4=-1.61457E-04, A6= 7.00707E-06, A8=-1.73998E-07
A10= 1.71888E-09, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00
第4面
K=-5.31488E-01, A4= 1.83770E-04, A6= 9.56358E-06, A8= 2.36100E-07
A10= 4.57222E-09, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00
第14面
K= 0.00000E+00, A4=-3.34972E-05, A6=-1.35259E-06, A8= 4.18710E-08
A10=-6.42356E-10, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00
第15面
K=-2.04613E+00, A4=-5.18764E-05, A6=-2.72762E-07, A8=-7.09851E-09
A10= 6.26453E-10, A12=-1.31377E-11, A14= 5.97116E-14
(無限遠合焦状態での各種データ)
(表9A:各種データ)
焦点距離 18.4556
Fナンバー 2.90444
画角 37.9021
像高 13.2000
レンズ全長 38.9660
BF 15.26634
入射瞳位置 6.5973
射出瞳位置 -25.4382
前側主点位置 16.6850
後側主点位置 20.5104
(表9B:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 34.2752
2 3 -23.8414
3 6 7.0727
4 8 -8.9971
5 10 -10.5914
6 12 9.5266
7 14 29.6070
8 16 -55.6207
(条件の対応値)
以下、条件(1)〜条件(5)の対応値を表1に示す。
Figure 0006979566
本開示に係る単焦点撮像光学系は、デジタルスチルカメラ、交換レンズ式デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器のカメラ、PDA(Personal Digital Assistance)のカメラ、スマートフォンのカメラ、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等に適用可能である。特にデジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムといった高画質が要求される単焦点撮影光学系に好適である。
G1 第1レンズ群
G1A 第1Aレンズ群
G1B 第1Bレンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
L1 第1レンズ素子
L2 第2レンズ素子
L3 第3レンズ素子
L4 第4レンズ素子
L5 第5レンズ素子
L6 第6レンズ素子
L7 第7レンズ素子
L8 第8レンズ素子
A 開口絞り
S 像面
100 撮像装置
101 単焦点撮像光学系
102 撮像素子
104 筐体
200 カメラシステム
201 カメラ本体
202 撮像素子
203 モニタ
204 カメラマウント部
205 ファインダ
300 交換レンズ装置
302 鏡筒
304 レンズマウント部

Claims (10)

  1. 物体側から像側へと順に、
    正のパワーを有する第1レンズ群と、
    正のパワーを有する第2レンズ群と、
    負のパワーを有する第3レンズ群と、
    からなり、
    前記第1レンズ群は、物体側から像側へと順に、
    負のパワーを有する第1Aレンズ群と、
    開口絞りAと、
    正のパワーを有する第1Bレンズ群と、
    からなり、
    前記第1Aレンズ群は、物体側から像側へと順に、
    正のパワーを有する第1レンズ素子と、
    負のパワーを有する第2レンズ素子と、
    からなり、
    前記第2レンズ群は、正のパワーを有する単レンズ素子からなり、
    フォーカシングに際して、前記第2レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第1レンズ群と前記第レンズ群は移動しない、
    単焦点撮像光学系。
  2. 下記の条件(1)、(2)、(3)を満足し、
    2.3 < TL/Y’ < 3.0 ・・・(1)
    0.5 < TG/TL < 0.7 ・・・(2)
    1.5 < TL/FL < 2.5 ・・・(3)
    ここで、
    TL:光学全長 (最物体側レンズ面から像面までの距離)、
    TG:光学系厚み(最物体側レンズ面から最像面側レンズ面までの距離)、
    Y’:撮像面最大像高、
    FL:無限遠時の焦点距離、
    である、
    請求項1に記載の単焦点撮像光学系。
  3. 物体側から像側へと順に、
    正のパワーを有する第1レンズ群と、
    正のパワーを有する第2レンズ群と、
    負のパワーを有する第3レンズ群と、
    からなり、
    前記第2レンズ群は、正のパワーを有する単レンズ素子からなり、
    フォーカシングに際して、前記第2レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第1レンズ群と前記第3レンズ群は移動せず、
    下記の条件(2)を満足し、
    0.5 < TG/TL < 0.7 ・・・(2)
    ここで、
    TL:光学全長 (最物体側レンズ面から像面までの距離)、
    TG:光学系厚み(最物体側レンズ面から最像面側レンズ面までの距離)、
    である、
    単焦点撮像光学系。
  4. 物体側から像側へと順に、
    正のパワーを有する第1レンズ群と、
    正のパワーを有する第2レンズ群と、
    負のパワーを有する第3レンズ群と、
    からなり、
    前記第2レンズ群は、正のパワーを有する単レンズ素子からなり、
    フォーカシングに際して、前記第2レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第1レンズ群と前記第3レンズ群は移動せず、
    下記の条件(3)を満足し、
    1.5 < TL/FL < 2.5 ・・・(3)
    ここで、
    TL:光学全長 (最物体側レンズ面から像面までの距離)、
    FL:無限遠時の焦点距離、
    である、
    単焦点撮像光学系。
  5. 前記第1レンズ群は、物体側から像側へと順に、
    負のパワーを有する第1Aレンズ群と、
    開口絞りAと、
    正のパワーを有する第1Bレンズ群と、
    からなる、
    請求項またはに記載の単焦点撮像光学系。
  6. 前記第1Aレンズ群は、物体側から像側へと順に、
    正のパワーを有する第1レンズ素子と、
    負のパワーを有する第2レンズ素子と、
    からなる、
    請求項に記載の単焦点撮像光学系。
  7. 下記の条件(4)を満足し、
    1.0 < (1−β2G)β3G < 1.5 ・・・(4)
    ここで、
    β2G:前記第2レンズ群の横倍率、
    β3G:前記第3レンズ群の横倍率、
    である、
    請求項1からのいずれかに記載の単焦点撮像光学系。
  8. 記の条件(5)を満足し、
    1.70 < Nd2G < 1.85 ・・・(5)
    ここで、
    Nd2G:前記第2レンズ群のd線に対する屈折率、
    である、
    請求項1からのいずれかに記載の単焦点撮像光学系。
  9. 請求項1からのいずれかに記載の単焦点撮像光学系を含む交換レンズ装置と、
    前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱自在に接続され、前記撮像光学系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体と、を備える、カメラシステムであって、
    前記交換レンズ装置は、物体の光学的な像を前記撮像素子に形成する、
    カメラシステム。
  10. 物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行う撮像装置であって、
    物体の光学的な像を形成する請求項1からのいずれかに記載の単焦点撮像光学系と、
    前記単焦点撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子と、
    を備える
    撮像装置。
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